JPH089618A - モータの位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置検出用マグネットの構成を工夫し、ＰＧ
パターンが駆動マグネットの磁束の影響を受けてＰＧ発
電出力が増大するようにし、その信号対雑音比を向上さ
せることができるモータの位置検出装置を得る。 【構成】 駆動マグネット２に位置検出用マグネット４
を設け、位置検出用マグネット４に対向して位置信号発
生用線素を配置し、位置検出用マグネット４は、駆動マ
グネット２の１磁極内に対応して配置しかつ４極の磁極
配列で構成し、これらの磁極のうち移動子の移動方向先
端の磁極を、対応する駆動マグネット２の磁極と同極に
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータにおける移動子
の位置検出装置に関するもので、特に出力信号を大きく
することができる位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）
用シリンダモータなどでは、１回転中の基準位置を常に
検出する必要があるため、回転位置検出装置が組み込ま
れている。図５は、このようなＶＴＲ用シリンダモータ
の例を示す。図５において、符号１２は下側の固定シリ
ンダを示している。固定シリンダ１２の下面側には、周
波数発電機（以下「ＦＧ」という）および位置信号発電
機（以下「ＰＧ」という）用の基板１７の介在のもとに
ステータコア１５が適宜の固定手段で固定されている。
ステータコア１５は複数の突極を放射状に有し、各突極
には駆動コイル１６が巻回されている。ステータコア１
５、駆動コイル１６、基板１７等によってステータを構
成している。

【０００３】固定シリンダ１２は中心孔を有しこの中心
孔には二つの軸受１３，１４の外輪が圧入されて上下に
固定され、軸受１３，１４の内輪には軸１１が圧入され
て固着され、軸１１が回転自在に支持されている。上側
の軸受１４から突出した軸１１の上端部には回転シリン
ダ１８が固着されている。回転シリンダ１８の下面外周
縁部と固定シリンダ１２の上面外周縁部との間には適宜
の間隙があり、回転シリンダ１８の下面外周縁部に取付
けられた磁気ヘッドが上記間隙内を回転する。下側の軸
受１３から突出した軸１１の下端部にはボスなどを介し
て扁平なカップ状のロータケース１が固着されている。
ロータケース１はステータコア１５を下側から覆ってい
る。ロータケース１の周壁内面にはリング状の駆動マグ
ネット２が固着され、駆動マグネット２の内周面はステ
ータコア１５の外周面である上記各突極の先端面と適宜
の間隙をおいて対向している。

【０００４】駆動マグネット２の上端面にはＦＧマグネ
ット３が固着されている。図６は駆動マグネット２とＦ
Ｇマグネット３の例を示すもので、駆動マグネット２の
着磁ピッチを１ピッチとしたとき、ＦＧマグネット３の
着磁ピッチは１／２ピッチになっている。ＦＧマグネッ
ト３の２磁極分はさらにその１／２ピッチで４極に磁極
配列されてＰＧマグネット４が形成されている。従って
ＰＧマグネット４は駆動マグネット２の１磁極に対応し
て配置されている。図５において、ＦＧマグネット３の
上端面は前記基板１７の下面と適宜の間隙をおいて対向
している。基板１７のＦＧマグネット３との対向面には
周知のＦＧ信号を発電するＦＧパターンとＰＧ信号を発
電するＰＧパターンがエッチング等によって形成されて
いる。

【０００５】駆動マグネット２の磁極をホール素子等で
検出し、この検出信号に応じて各駆動コイル１６への通
電を切り換えることにより、駆動マグネット２と実質一
体のロータケース１、回転シリンダ１８などが回転駆動
される。駆動マグネット２と共にＦＧマグネット３が回
転し、その磁束が上記ＦＧパターンを横切ることにより
周知のとおりＦＧパターンがロータの回転速度に応じた
周波数のＦＧ信号を出力する。このＦＧ信号に基づいて
回転速度が一定に制御される。また、ＰＧマグネット４
の磁束が上記ＰＧパターンを横切ることにより周知のと
おりＰＧパターンがＰＧ信号を出力する。このＰＧ信号
が１回転の基準信号となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したモータの
ように、駆動マグネット２と一体に設けたＰＧマグネッ
ト４と、これに対向するＰＧパターンとで位置検出装置
を構成したものによれば、ＰＧパターンが駆動マグネッ
ト２の磁束の影響を受けて、ＰＧ発電出力が低く、その
信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が悪化する難点がある。

【０００７】本発明は、上に述べたような従来技術の問
題点を解消するためになされたもので、位置検出用マグ
ネットの構成を工夫することにより、ＰＧパターンが駆
動マグネットの磁束の影響を受けてＰＧ発電出力が増大
するようにし、その信号対雑音比を向上させることがで
きるモータの位置検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、駆動マグネットに位置検出用マグネットを
設け、この位置検出用マグネットに対向して位置信号発
生用線素を配置し、上記位置検出用マグネットは、上記
駆動マグネットの１磁極内に対応して配置すると共に４
極の磁極配列で構成し、これらの磁極のうち移動子の移
動方向先端の磁極を、対応する駆動マグネットの磁極と
同極にしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】位置信号発生用線素を位置検出用マグネットの
磁束が横切ることにより位置信号発生用線素が発電し、
各位置信号発生用線素に位置検出用マグネットの磁極が
通過する周期と同じ周期の信号が発生する。各位置信号
発生用線素に発生する信号は合成され、合成された信号
のうち最初に立ち上がる信号を位置信号として用いる
が、位置検出用マグネットの４極の磁極配列のうち移動
子の移動方向先端の磁極は、対応する駆動マグネットの
磁極と同極であることから、位置信号発生用線素が受け
る駆動マグネットの磁束の影響は、上記合成信号のうち
最初に立ち上がる信号を増大するように作用し、大きな
位置信号を得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明にかかるモ
ータの位置検出装置の実施例について説明する。なお、
モータの基本構成は図５の例と同じとし、共通の構成部
分には共通の符号を付し、ここでは本発明に特徴的な構
成を重点的に説明する。

【００１１】図１において、ロータケース１の周壁内面
にはリング状の駆動マグネット２が固着されている。駆
動マグネット２は周方向に８極の磁極が等間隔に配列さ
れている。駆動マグネット２の軸方向端面にはＦＧマグ
ネット３が固着されている。ＦＧマグネット３は駆動マ
グネット２の磁極ピッチに対し１／２ピッチで磁極配列
されている。従って、ＦＧマグネット３の磁極数対駆動
マグネット２の磁極数は２対１になっている。ＦＧマグ
ネット３の各磁極のうち隣接する二つの磁極に対応する
部分、すなわち、駆動マグネット３の１磁極に対応する
部分は、周方向に４等分されてそれぞれに磁極が形成さ
れ、４極の磁極配列からなる位置検出用マグネット（以
下「ＰＧマグネット」という）４を構成している。この
ようにして、ＰＧマグネット４の磁極幅は駆動マグネッ
ト２の磁極幅の１／４、ＦＧマグネット３の磁極の１／
２となっている。

【００１２】さらに、ＰＧマグネット４の４つの磁極の
うちロータの回転方向先端の磁極は、ＰＧマグネット４
が対応する駆動マグネット２の磁極と同極になってい
る。図１に示す例では、駆動マグネット２の一つのＮ極
内に対応して４極の磁極配列からなるＰＧマグネット４
が配置されると共に、ロータの回転方向を矢印で示す反
時計方向としたとき、ＰＧマグネット４の回転方向先端
の磁極が、対応する駆動マグネット２の磁極と同じＮ極
になっている。ＰＧマグネット４を含むＦＧマグネット
３は駆動マグネット２とは別に作っておいてこれを駆動
マグネット２に固着してもよいし、駆動マグネット２の
端部にＦＧマグネット３としての着磁とＰＧマグネット
４としての着磁を行ってもよい。

【００１３】上記ＦＧマグネット３およびＰＧマグネッ
ト４と対向して配置されるＦＧパターンとＰＧパターン
の例を図２（ａ）（ｂ）に示す。図２（ａ）（ｂ）にお
いて、ほぼ円形の基板１０の一面側にはＦＧパターン５
が形成されている。ＦＧパターン５は、ＦＧマグネット
３の磁極ピッチと同じピッチで放射状に、かつ、周方向
に一定間隔で形成されたＦＧ信号発生用線素５ａと、相
隣接するＦＧ信号発生用線素５ａの内周端をつなぐ導線
５ｂと、相隣接するＦＧ信号発生用線素５ａの外周端を
つなぐ導線５ｃとを有してなる。ＦＧ信号発生用線素５
ａは、その内周端と外周端が交互に導線５ｂ，５ｃでつ
ながれることにより１本の連続した矩形波状に形成され
ると共に、円弧状にほぼ１周した形になっており、両端
部は端子７と端子９につながっている。

【００１４】ＦＧパターン５の一部に重ねてＰＧパター
ン６が配置されている。ＰＧパターン６は、４本の位置
信号発生用線素ａ，ｂ，ｃ，ｄと、線素ａ，ｂの内端及
び線素ｃ，ｄの内端をつなぐ導線６ｂと、線素ｂ，ｃの
外端をつなぐ導線６ｃとによって１本の連続した矩形波
状に形成され、両端部は端子９（マイナス側）と端子８
（プラス側）につながっている。端子９はＦＧパターン
５とＰＧパターン６の共通端子になっている。ＰＧパタ
ーン６の上記位置信号発生用線素ａ，ｂ，ｃ，ｄは、前
記ＰＧマグネット４の磁極ピッチと同じピッチで放射状
に、かつ、周方向に一定間隔で形成されている。ＰＧパ
ターン６はＦＧパターン５との間に適宜の絶縁体を介在
させて形成されている。例えば、フレキシブル回路基板
にＰＧパターン６を形成し、ＦＧパターン５が形成され
た基板１０上に上記フレキシブル回路基板を重ねて貼り
合わせてもよい。

【００１５】以上説明したＰＧマグネット４とＰＧパタ
ーン６によって位置検出装置を構成している。そこで次
に、この位置検出装置の動作を説明する。図５について
説明した駆動コイル１６に通電し、また、駆動マグネッ
ト２の回転位置に対応して駆動コイル１６への通電を切
り換えることにより、モータの一部を構成する駆動マグ
ネット２と、ステータコア１５の突極との間に発生する
磁力で駆動マグネット２が付勢され、駆動マグネット２
と共にロータケース１、ＦＧマグネット３、ＰＧマグネ
ット４が図１において反時計方向に回転する。ＦＧマグ
ネット３とＰＧマグネット４が回転することにより、そ
れらの磁束がＰＧパターン６の位置信号発生用線素ａ，
ｂ，ｃ，ｄを横切り、各位置信号発生用線素ａ，ｂ，
ｃ，ｄに正弦波状の信号が発生する。図３（ａ）（ｂ）
（ｃ）（ｄ）は上記各位置信号発生用線素ａ，ｂ，ｃ，
ｄに発生する信号を示す。これら各信号の時間ｔ１から
時間ｔ２までの範囲で短い周期で変化している部分がＰ
Ｇマグネット４による発電信号であり、これよりも２倍
の周期で変化している部分がＦＧマグネット３による発
電信号である。

【００１６】図３（ａ）で、破線Ａ１で示す波形は駆動
マグネット２の磁束の影響を受けない場合の位置信号発
生用線素ａの発電波形を示している。しかし、波形Ｂ１
で示すような駆動マグネット２の漏洩磁束があり、この
影響を受けて上記線素ａは実際には線Ｃ１で示す波形の
信号を出力する。図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す位置信
号発生用線素ｂ，ｃ，ｄの出力信号についても同様であ
り、それぞれの線素の駆動マグネット２の磁束の影響を
受けない場合の発電波形をＡ２，Ａ３，Ａ４で示し、そ
れぞれの線素が受ける駆動マグネット２の漏洩磁束波形
をＢ２，Ｂ３，Ｂ４で示し、これらの漏洩磁束の影響を
受けた上記位置信号発生用線素ｂ，ｃ，ｄの実際の出力
波形をＣ２，Ｃ３，Ｃ４で示す。各位置信号発生用線素
ａ，ｂ，ｃ，ｄは前記導線６ｂ，６ｃによって直列接続
されているため、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の波形
を合成したものがＰＧパターン６の出力となる。

【００１７】図４は上記ＰＧパターン６の出力を示す。
各位置信号発生用線素ａ，ｂ，ｃ，ｄが発電する信号を
合成することにより、ＦＧマグネット３に対応する信号
は相互にキャンセルされ、ＰＧマグネット４に対応する
信号だけが図４に示すようなプラス側に二つのピークを
もった信号として出力される。図４において、破線Ａは
駆動マグネット２の磁束の影響を受けない場合の波形を
示すもので、上記二つのピーク値は同じである。これに
対して実線Ｃは駆動マグネット２の磁束の影響を受けた
実際の出力波形を示すもので、１番目のピーク値が上記
波形Ａの１番目のピーク値よりもＵで示す分だけ高くな
っており、２番目のピーク値は上記波形Ａの２番目のピ
ーク値よりも低くなっている。その理由は、ＰＧマグネ
ット４が、駆動マグネット２の１磁極内に対応して配置
されると共に４極の磁極配列からなり、これらの磁極の
うちロータの回転方向先端の磁極が、対応する上記駆動
マグネット２の磁極と同極であることによる。すなわ
ち、ＰＧマグネット４に対応する駆動マグネット２の磁
極が、ＰＧマグネット４のロータ回転方向先端の磁極か
ら出る磁束を増強する向きに作用し、ＰＧパターン出力
の１番目に現われる信号のピーク値が増大するものであ
る。

【００１８】ＰＧパターンの出力は１番目に現われる信
号を波形整形して位置検出信号として用いられるため、
上記のようにＰＧパターン出力の１番目に現われる信号
のピーク値が増大することによって位置検出信号の信号
対雑音比が改善され、精度のよい位置検出信号を得るこ
とができる。

【００１９】ここで参考までに、図６に示すようにＰＧ
マグネット４の磁極のうちロータの回転方向先端の磁極
が、対応する駆動マグネット２の磁極と逆極になってい
る場合について検討する。ＰＧマグネット４の回転面に
対向するＰＧパターンは図２に示すものと同じとする。
この場合の各位置信号発生用線素に発生する信号を合成
した波形を図７に示す。図７において、破線Ａは駆動マ
グネット２の磁束の影響を受けない場合の波形を示すも
ので、二つのピーク値は同じである。これに対して実線
Ｃは駆動マグネット２の磁束の影響を受けた実際の出力
波形を示すもので、１番目に現われる信号のピーク値は
破線Ａの波形のピーク値よりもＤで示す値だけ低下して
いる。従って、この信号を位置検出信号として用いる
と、ノイズ成分が多く、信号対雑音比が悪化することが
わかる。

【００２０】以上、本発明の実施例としてＶＴＲ用シリ
ンダモータの例について説明してきたが、本発明はこれ
に限られるものではなく、位置検出信号を必要とするあ
らゆるモータ、例えばディスク駆動モータなどにも適用
できる。また、図示の実施例では回転型のモータであっ
たが、ロータケース、各マグネットおよびこれに対向す
るＦＧパターン、ＰＧパターンを直線状に展開した形の
リニアモータにも適用可能である。回転型モータの場
合、ロータが移動子ということになる。

【００２１】図示の実施例では４極の磁極配列からなる
位置検出用マグネットの範囲と駆動マグネットの１磁極
範囲とが一致していたが、駆動マグネットの１磁極範囲
よりも狭い範囲に位置検出用マグネットを形成してもよ
い。駆動マグネットの着磁ピッチとＦＧマグネットの着
磁ピッチとの関係は特に限定されるものではない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、位置検出用マグネット
が、駆動マグネットの１磁極内に対応して配置されると
共に４極の磁極配列からなり、これらの磁極のうちロー
タの回転方向先端の磁極が、対応する上記駆動マグネッ
トの磁極と同極になっているため、位置検出用マグネッ
トに対応する駆動マグネットの磁極が、位置検出用マグ
ネットのロータ回転方向先端の磁極から出る磁束を増強
する向きに作用し、１番目に現われる位置検出信号のピ
ーク値が増大し、この１番目に現われるを位置検出信号
として用いることにより信号対雑音比の良好な位置検出
信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置に適用可能な駆動マグネットと周波
数発電用マグネットと位置検出用マグネットの例を示す
平面図。

【図２】同上駆動マグネットと周波数発電用マグネット
と位置検出用マグネットに対応する周波数発電パターン
と位置検出パターンの例を示す平面図と斜視図。

【図３】上記位置検出パターンの各位置信号発生用線素
の発電信号の例を示す波形図。

【図４】同上各発電信号を合成した波形図。

【図５】位置検出装置付きモータの従来例を示す正面断
面図。

【図６】同上モータの駆動マグネットと周波数発電用マ
グネットと位置検出用マグネットを示す平面図。

【図７】同上モータの位置検出装置から得られる位置検
出信号の波形図。

【符号の説明】

１ 移動子としてのロータケース ２ 駆動マグネット ４ 位置検出用マグネット ａ 位置信号発生用線素 ｂ 位置信号発生用線素 ｃ 位置信号発生用線素 ｄ 位置信号発生用線素

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｋ 11/00 29/14

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータと、このステータに対して移動
   する移動子と、この移動子に設けられ複数の磁極を配列
   した駆動マグネットとを有するモータにおいて、 上記駆動マグネットは位置検出用マグネットを有し、 上記位置検出用マグネットに対向して位置信号発生用線
   素が配置されており、 上記位置検出用マグネットは、上記駆動マグネットの１
   磁極内に対応して配置されると共に４極の磁極配列から
   なり、これらの磁極のうち上記移動子の移動方向先端の
   磁極が、対応する上記駆動マグネットの磁極と同極であ
   ることを特徴とするモータの位置検出装置。