JPH0767257B2 - 磁気エンコ−ダ付回転電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は回転に伴う磁気記録部からの漏洩磁界の変化
を検出することのできる磁気エンコーダ付回転電機に関
する。

〔従来技術〕

最近、コンパクトディスク，フロッピーディスク等のド
ライブ装置の小形化に伴いエンコーダ付回転電機の小形
化ならびに高分解能化の要求が高まっており、さらに回
転の起動停止の高速化や回転位置決めの高精度化を図る
ために低慣性モーメント化も望まれている。

この種の回転電機として予め設定された基準回転数と実
際の回転数の差を検出して、その差がなくなるまで回転
数を自動的に補正するエンコーダ付DCサーボモータがあ
る。

従来技術においてはモータ回転軸の回転角や回転速度を
検出するためには、モータに別体のエンコーダ装置をカ
ップラー等で取り付けるか、またはモータ内部にエンコ
ーダ装置を組み入れることが行なわれている。

前者の場合にはエンコーダ装置およびカップラーを取り
付けた分だけモータが大きくなり小形化を図るうえで不
利になるとともに低慣性モーメント化の面で市場からの
要求を満足することができなかった。

後者の場合にはエンコーダ装置の方式としてモータの回
転軸に周囲が歯車形状をした金属板を取り付け歯部の凹
凸によるリラクタンス変化を検出する第１の方式があ
り、この方式は歯部の歯数に比例したパルス信号が固定
磁気ピックアップコイルに発生する。

また、モータの回転軸に多極着磁された回転円板を取り
付け漏洩磁界の変化を磁気センサで検出する第２の方式
があり、この方式は回転に伴う磁気記録部から漏洩する
磁界強度変化に応じた電気出力が磁気センサに発生し、
回転軸の回転角や回転速度を求めることができる。

しかしながら、第１の方式では低速回転時に極端に出力
が下る問題があり、これを解決するために歯のピッチを
小さくすることは加工精度上困難であり、小形で高分解
能なものは実現することができなかった。

これに対して第２の方式では磁気センサからの出力を大
きく得るために回転円板の磁気記録部と磁気センサとの
ギャップ長を接触しない範囲内で近接させることが要求
される。また検出の分解能を上げるには回転円板の記録
波長を短くし１回転当りの着磁の極数を増やす必要があ
るが、そうすると磁気記録部からの漏洩磁界強度が弱く
なるため、磁気センサとのギャップ長を一層小さくする
必要がでてくる。

ところが、第２の方式により検出の分解能を上げるには
記録波長を更に短くし磁気記録部と磁気センサとのギャ
ップ長を小さくする必要があるが、回転円板の回転軸方
向への振れが大きいためギャップ長を小さくすることは
困難になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術である第２の方式においては回転円板の平面度
および回転円板を回転軸に取り付ける際に発生する回転
円板と回転軸の軸線との傾きにより、回転時に回転円板
が大きく振れるおそれがあるため、磁気センサを接近さ
せることができずエンコーダの分解能を高めることがで
きない問題がある。

この発明はこのような問題点に着目してなされたもの
で、磁気記録部と磁気センサの取付精度を高めギャップ
長を小さくして分解能を向上せしめるとともに、小型，
低慣性モーメント化及び低価格化を同時に満足し得る磁
気エンコーダ付回転電機を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

この発明は回転電機本体に回転自在に支持された回転軸
の周面に磁気記録部を着磁しその磁気記録部に対向させ
て磁気センサを設けたもので、上記回転軸の回転に伴う
磁気記録部からの漏洩磁界の変化を磁気センサにより検
出することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に従い説明する。第１
図において１は回転電機本体のケース２に収納されたモ
ータ部で、このモータ部１はカップ状コイルなどから成
るロータ３とステータ４とブラシ電極５とから構成され
ている。上記ロータ３を取付けた回転軸６はケース２の
両端部に組み込まれた軸受7,8により回転可能に支持さ
れ、ケース２内に位置する回転軸６の周面には第２図に
示すようにその回転方向に多極着磁された磁気記録部９
が設けられている。

この磁気記録部９に対向させ回転軸６の回転に伴う磁気
記録部９からの漏洩磁界を検出することのできる距離
（ギャップ長ｄ）を介して磁気センサ10が配設されてい
る。ここで回転軸６は硬質磁性体の単一材料から成り、
第２図に示すように回転方向にほぼ同じ方向となる様に
外部から例えばリング形の磁気ヘッドなどで、回転軸６
の回転方向に順次極性を反転して着磁され、着磁済み回
転軸６が形成される。またこの実施例ではケース２の両
端面に防塵用キャップ11,12を取り付けている。

ここで上記磁気センサ10は磁気記録部９からの微弱な漏
洩磁界を検出する必要性から、モータ外部からの外部磁
界やモータ内部のマグネットの漏洩磁界の影響を防ぐた
めに、ケース2,キャップ11,12を例えばパーマロイ等の
軟磁性体の単一磁性材料あるいは他の金属や非金属との
複合材料で形成している。

以上に示した構成によれば回転軸６上に磁気記録部９を
設けることにより、回転軸６の回転に伴って発生する磁
気記録部９の磁気センサ10方向への振れは軸受7,8と回
転軸６とのガタや回転軸６の真円度によって決定される
ため、その振れは極めて小さくなり従来技術に較べて磁
気センサ10と磁気記録部９とのギャップ長ｄを小さくす
ることができる。この結果、磁気記録部９からの漏洩磁
界の強度は記録波長λが短くなる程弱くなることから、
ギャップ長ｄを充分に小さくすることにより磁気センサ
から充分な出力を得ることが可能となり、記録波長λが
短かい高分解能なエンコーダを実現できる。しかも、回
転軸６が軸受7,8により支持されているため、回転軸６
の軸ブレが小さくなり磁気記録部９と磁気センサ10との
ギャップ長ｄの変動が少ない安定した構造とし得る。

また、ケース2,ギャップ11,12を軟磁性材料あるいは他
の金属の非金属との複合材料で形成することで、良好な
磁気シールド効果を得ることができる。

また、この実施例によれば従来技術において高精度の加
工が必要であった回転円板やその回転円板を回転軸に取
り付ける部品が不要となることから、組立および調整工
数も不要となり低価格化を図ることができるとともに、
回転円板を用いないために低慣性モーメント化を図るこ
とができる。

次に、第３図はこの発明の他の実施例を示すもので、上
記実施例の回転軸16の軸芯16aを例えばパーマロイ等の
軟磁性体で形成し、多極着磁される軸外殻16bを例えば
スピノーダル変態型のFeCrCo磁石等の硬質磁性体で形成
したものである。

このような構成によればモータ内部のマグネットからの
漏洩磁束は軸芯とケース，キャップを通過するので、磁
気センサに流れ込むことは少なくなり、モータ内部のマ
グネットの漏洩磁界の影響を小さくすることができる。

また回転軸の他の変形例としては非磁性体の軸心の上に
フェライト等の硬質磁性材料を付着したものや、軟磁性
体の軸芯の上に非磁性体を付着させその上に硬質磁性材
料を付着させた３層構造も可能である。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、要旨を変更しない範囲において種々変形して実施す
ることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば磁気記録部と磁気センサの取付精度を
高めることで磁気記録部の記録波長を極めて小さくする
ことができ小形化かつ高分解能化を図り、同時に低慣性
モーメント化ならびに低価格化をも図り得る特長を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略的な構成を示す断面
図、第２図は同実施例の要部を拡大して示す斜視図、第
３図はこの発明の他の実施例の要部を拡大して示す斜視
図である。 １…モータ部、２…ケース ３…ロータ、４…ステータ ５…ブラシ電極、６…回転軸 7,8…軸受、９…磁気記録部 10…磁気センサ 11,12…防塵用キャップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転電機本体と、この本体に回転自在に支
   持された回転軸と、この回転軸の周面に多極着磁された
   磁気記録部と、この磁気記録部に対向させて配設した磁
   気センサとを具備したことを特徴とする磁気エンコーダ
   付回転電機。
2. 【請求項２】回転軸は硬質磁性体の単一材料で形成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気エン
   コーダ付回転電機。
3. 【請求項３】回転軸は軸心を軟質磁性体で形成し、その
   軸外殻を硬質磁性体で形成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の磁気エンコーダ付回転電機。
4. 【請求項４】回転軸は軸心を非磁性体で形成し、その軸
   外殻を硬質磁性体でコーティングしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の磁気エンコーダ付回転電
   機。