JPS5914340A - Motor with encoder - Google Patents

Motor with encoder

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Publication number
JPS5914340A
JPS5914340A JP57123841A JP12384182A JPS5914340A JP S5914340 A JPS5914340 A JP S5914340A JP 57123841 A JP57123841 A JP 57123841A JP 12384182 A JP12384182 A JP 12384182A JP S5914340 A JPS5914340 A JP S5914340A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
yoke
encoder
magnet
sensor
rotor
Prior art date
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Pending
Application number
JP57123841A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Hashimoto
一郎 橋本
Takeshi Uno
宇野 斌
Toshio Seki
敏夫 関
Munesada Yamanaka
山中 宗定
Yoshiki Sekida
関田 芳己
Susumu Nemoto
進 根本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP57123841A priority Critical patent/JPS5914340A/en
Publication of JPS5914340A publication Critical patent/JPS5914340A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the number of parts in a motor by directly forming many irregularities on the outer periphery of a rotor yoke having a rotor magnet and magnetically detecting the irregularities, thereby eliminating a rotary plate exclusive for an encoder. CONSTITUTION:A stator yoke 5 having a stator coil, a rotor yoke 9 having a magnet 10 opposed to the coil and a bearing which rotatably supports the yoke 9 are provided, and many irregularities 9' are formed in a gear shape on the outer periphery of the yoke 9. The irregularities 9' formed on the yoke 9 are magnetically detected by a sensor 17. Thus, a rotary plate having the irregularity exclusive for an encoder is not particularly necessarily manufactured, thereby reducing the number of parts.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転角度や速度を検出するエンコーダを備えた
モータに係シ、特に磁気エンコーダ付モータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a motor equipped with an encoder for detecting rotation angle and speed, and particularly to a motor equipped with a magnetic encoder.

近年、テープレコーダやVTRの小形化が志向されてお
り、これに伴いモータの小形、軽量化が望まれている。
In recent years, there has been a trend toward downsizing of tape recorders and VTRs, and along with this, there has been a desire for smaller and lighter motors.

従来はモータの回転軸に周波数発電機を設けたものが多
いが、寸法1重量とも満足できるものではなかった。そ
のためモータの径方向にエンコーダを配置する方法が検
討された。
Conventionally, many motors have been equipped with a frequency generator on their rotating shaft, but these have not been satisfactory in terms of size or weight. Therefore, a method of arranging the encoder in the radial direction of the motor was considered.

第1の方法は、第1図に示すように、コイル6と、エン
コーダの磁気センサ7を有するヨーク5をメタル2とベ
アリング4を設けたボールベアリングケースに固定して
ステータとなし、外周にエンコーダの被検出体となるマ
グネット8を配したヨーク9にマグネット10を設け、
シャフト1を設けたポス11に固定してロータを構成す
る、エンコーダ付モードルとしたものである。本方式に
おいてはマグネット8に多極(720極)着磁を行なわ
ねばならず、小型化するためには、着磁ピッチが0.3
 vanと非常に小さくなシ、発生し得る磁束は少ない
。このため、ロータマグネット10の漏洩磁束の影響を
受け、センサ出力が歪むという欠点がある。
In the first method, as shown in FIG. 1, a yoke 5 having a coil 6 and an encoder magnetic sensor 7 is fixed to a ball bearing case provided with a metal 2 and a bearing 4 to form a stator, and an encoder is attached to the outer periphery of the yoke 5. A magnet 10 is provided on a yoke 9 on which a magnet 8, which is the object to be detected, is arranged.
This is a modele with an encoder that is fixed to a post 11 provided with a shaft 1 to form a rotor. In this method, the magnet 8 must be magnetized with multiple poles (720 poles), and in order to be miniaturized, the magnetization pitch must be 0.3
Since the van is very small, the amount of magnetic flux that can be generated is small. Therefore, there is a drawback that the sensor output is distorted due to the influence of leakage magnetic flux of the rotor magnet 10.

第2の方法は先の検出マグネット8の代りに、磁性材を
コーティングし、これに磁気ヘット°によって、歪磁気
書込みを行ない、エンコーダとする方法であるが、これ
も又、センサが第4図に示す様に低い磁束密度で反応す
る感度時性を持っているため、センサが漏洩磁束の影響
を受け、その出力が第6図の如く歪んでしまう。このた
め、エンコーダ出力のアナログ波形Aは、周期が一定で
あるにもかかわらず、デジタル変換した場合に第7図の
ように周期が変ってしまうので、第12図に示すような
周期中に入るパルスの数をカウントする方式の速調回路
は、速度変化をしたかのように応答し、モードル回転数
を狂わせてしまう欠点がある。
The second method is to coat a magnetic material instead of the detection magnet 8 described above, and perform distorted magnetic writing on it using a magnetic head °, thereby making it an encoder. As shown in FIG. 6, since the sensor has a sensitivity that responds at low magnetic flux density, the sensor is affected by leakage magnetic flux, and its output is distorted as shown in FIG. For this reason, even though the analog waveform A of the encoder output has a constant period, when it is digitally converted, the period changes as shown in Figure 7, so it falls within the period shown in Figure 12. A speed control circuit that counts the number of pulses has the disadvantage that it responds as if the speed has changed, causing the moder rotational speed to go out of order.

第6図、第8図において、Efはエンコーダの出力、e
は基準電圧を示し、第7図、第9図のDはA/D変換後
のエンコーダの波形を示すものである。
In Figures 6 and 8, Ef is the encoder output, e
indicates the reference voltage, and D in FIGS. 7 and 9 indicates the encoder waveform after A/D conversion.

第3の方法は第2図に示す様にロータヨーク9に取付け
た、回転ディスク13、及びフォトカブラ側に取付けた
固定マスク14を介して発光素子15と受光素子16と
を配設するものである。この方法は光を利用して信号を
取出すため、ロータマグネットの影響は全く無いが、回
転ディスク13の厚みが100μ程度と薄いため作業中
に変形し易く、かつ、エンコーダの性能に、ディスク−
マスク間ギャップと、ディスク、マスクのスリットの走
査度とディスクのそりの有無がエンコーダ出力の周期に
大きく影響するため、単品機械精度を高くしかつギャッ
プ調整を行なわねばならず、組立調整が面倒になる欠点
がある。又構造上、軸方向に発光素子15と受光素子1
6を配置する事になるため、偏平化が難しいという欠点
も有している。
The third method is to arrange a light emitting element 15 and a light receiving element 16 via a rotating disk 13 attached to the rotor yoke 9 and a fixed mask 14 attached to the photocoupler side, as shown in FIG. . This method uses light to extract signals, so there is no influence from the rotor magnet. However, since the rotating disk 13 is as thin as about 100 μm, it is easily deformed during operation, and the encoder performance is affected by the disk.
The gap between the masks, the scanning degree of the disc and mask slit, and the presence or absence of warpage of the disc greatly affect the cycle of the encoder output, so it is necessary to increase the accuracy of each individual machine and perform gap adjustment, which makes assembly and adjustment troublesome. There is a drawback. Also, due to the structure, the light emitting element 15 and the light receiving element 1 are arranged in the axial direction.
6, it also has the disadvantage that it is difficult to flatten it.

本発明の目的は、モードルと磁気エンコーダが近接して
配置される面対向フラットモードルにおいて、小型軽量
9部品点数の減少および精度の高いエンコーダ出力を出
すことにある。
An object of the present invention is to reduce the number of small, lightweight, nine-part parts and to provide a highly accurate encoder output in a surface-facing flat model in which a model and a magnetic encoder are arranged close to each other.

本発明は、ロータヨークと被検出体となるロータとを一
体化し、小型軽量化を図り、なおかっ、安定したセンサ
出力を得るため、モードルマグネットやコイル切換時の
漏洩磁束密度より、高い磁束密度で反応する磁気センサ
を用いて、エンコーダ出力波形の歪を防止するものであ
る。
The present invention integrates the rotor yoke and the rotor, which is the object to be detected, to reduce the size and weight.In addition, in order to obtain a stable sensor output, the magnetic flux density is higher than the leakage magnetic flux density when switching the modele magnet or coil. This method uses a magnetic sensor that responds to the encoder output waveform to prevent distortion of the encoder output waveform.

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.

第3図において、10はモードルマグネット、9はロー
タヨークでその外周には多数の凹凸が歯車状に形成され
ている。17は磁気センサ、18ハセンサ用バイアスマ
グネツト、12はモードルステータにセンサを取付ける
ためのセンサ支持台、5はモードルステータヨーク、l
−tモードルステータである。磁気センサ17は工nS
bを蒸着エツチングする事により製作され、その抵抗−
磁束密度特性は第5図に示す様に比較的低磁束密度から
高磁束密度迄、広い範囲での磁束密度変化に反応する事
が可能な素子である。モードルマグネット10はロータ
ヨーク9に接着固定され、ステータヨーク5との間にマ
グネットN極→ステータヨーク→マグネットS極→ロー
タヨーク→マグネットN極の経路で磁気回路を構成する
。ロータヨーク9はマグネットの漏洩磁束を出来る限シ
押えるため、ステータヨーク5と距離が離れた方が良く
、ここでは生産性の面から平板となっている。夫々の外
周部には720個の凹凸を持っている。外周凹凸部での
漏洩磁束密度は数W以下の7トラツトモートルの場合、
モードル磁気回路から5〜10喘の点で20〜120G
ある。この影響を押えるため、第7図に示すように磁気
センサ17の後にフェライト製センサマグネット18を
配し、センサ17の動作点磁束密度を第5図に示すごと
く1200G前後に引き上げ、ロータ回転に伴なうセン
サ部磁束密度変化がモードルマグネットの漏洩磁束に影
響され難く第8図、第9図のように、A/D変換後にお
いても、一定周期の速度信号を得ることができる。
In FIG. 3, 10 is a molded magnet, 9 is a rotor yoke, and a large number of concave and convex portions are formed on the outer periphery of the rotor yoke in the shape of a gear. 17 is a magnetic sensor, 18 is a bias magnet for the sensor, 12 is a sensor support base for attaching the sensor to the molded stator, 5 is a molded stator yoke, l
- It is a t-mode stator. The magnetic sensor 17 is
b by vapor deposition and etching, and its resistance -
As shown in FIG. 5, the element can respond to changes in magnetic flux density over a wide range from relatively low magnetic flux density to high magnetic flux density. The modle magnet 10 is adhesively fixed to the rotor yoke 9, and forms a magnetic circuit with the stator yoke 5 along a path of magnet north pole → stator yoke → magnet south pole → rotor yoke → magnet north pole. In order to suppress the leakage magnetic flux of the magnet as much as possible, it is better for the rotor yoke 9 to be spaced apart from the stator yoke 5, and here it is a flat plate from the viewpoint of productivity. Each outer periphery has 720 irregularities. In the case of a 7-trut motor, the leakage magnetic flux density at the uneven portion of the outer periphery is several watts or less,
20-120G at 5-10 mm from the model magnetic circuit
be. In order to suppress this effect, a ferrite sensor magnet 18 is arranged after the magnetic sensor 17 as shown in Fig. 7, and the operating point magnetic flux density of the sensor 17 is raised to around 1200G as shown in Fig. 5. The magnetic flux density change in the sensor section is not easily affected by the leakage magnetic flux of the moder magnet, and as shown in FIGS. 8 and 9, a constant cycle speed signal can be obtained even after A/D conversion.

磁気センサ17はあらかじめセンサ支持台12に接着に
より固定され、モードル軸受部を基準にした雇によシ位
置決めを行ない、ねじ締等の手段によシ、ロータ外周と
のギャップ寸法を保証しながら、容易にモードル組付け
が出来る。
The magnetic sensor 17 is fixed in advance to the sensor support base 12 by adhesive, and is manually positioned using the model bearing as a reference, and by means such as screw tightening, while ensuring the gap size with the rotor outer circumference. Model assembly is easy.

以上説明したように本発明によれば、ロータマグネット
を有するロータヨークの外周に直接多数の凹凸を形成し
、この凹凸をセンサで磁気的に検出するようにしたので
、エンコーダ専用の凹凸を有する回転板を特別に製作す
る必要がなく、部品点数が減少し、又、モータの回転軸
にこの回転板を設けるものに比し、軸方向の寸法が大幅
に短縮され、したがって、これらを包む・・ウジングの
寸法も小さくなる。これらのことから結果として小形、
軽量化が計れるものである。
As explained above, according to the present invention, a large number of irregularities are formed directly on the outer periphery of the rotor yoke having a rotor magnet, and these irregularities are magnetically detected by a sensor. It is not necessary to specially manufacture the motor, the number of parts is reduced, and the axial dimension is significantly shortened compared to the case where the rotary plate is installed on the rotating shaft of the motor. The dimensions of will also become smaller. As a result of these things, small size,
This allows for weight reduction.

更に、センサにバイアスマグネットを設けることにより
、出力波形の歪がなくなり、これによってモータの精度
の高い位置や速度の検出が可能になるものである。
Furthermore, by providing the sensor with a bias magnet, distortion of the output waveform is eliminated, thereby making it possible to detect the position and speed of the motor with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はマグネット方式構造図、第2図は光方式構造図
、第3図は本発明の一実施例を示す構造図、第4図は薄
膜磁気センナの磁束密度−抵抗変化率特性図、第5図は
工nSb磁気センサの磁束密度−抵抗変化率特性図、第
6図及び第7図は薄膜磁気センサの出力図、第8図及び
第9図は工nSb磁気センザの出力図、第10図、第1
1図はセンサ部の側面および下面図、第12図は概略ブ
ロック図である。 9・・・ロータヨーク、10・・・ロータマグネット、
11\、M変イヒ、1ら 第f図 一石庄東V、度(〃ウス)
Fig. 1 is a structural diagram of a magnetic system, Fig. 2 is a structural diagram of an optical system, Fig. 3 is a structural diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a magnetic flux density-resistance change rate characteristic diagram of a thin film magnetic sensor. Fig. 5 is a magnetic flux density-resistance change rate characteristic diagram of the nSb magnetic sensor, Figs. 6 and 7 are output diagrams of the thin film magnetic sensor, and Figs. 8 and 9 are output diagrams of the nSb magnetic sensor. Figure 10, 1st
1 is a side and bottom view of the sensor section, and FIG. 12 is a schematic block diagram. 9... Rotor yoke, 10... Rotor magnet,
11\, M change Ihi, 1 et al.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、固定子コイルを有するステータヨークと、この固定
子コイルに対向するマグネットを有するロータヨークと
、ロータヨークを回転自在に支持する軸受を備えたもの
において、 前記ロータヨークの外周に一体に多数の凹凸を歯車状に
形成し、この凹凸を前記センサで磁気的に検出するよう
に構成したことを特徴とするエンコーダ付モータ。 2、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、前
記センサをバイアスマグネットの表面に設けたものであ
ることを特徴とするエンコーダ付モータ。
[Scope of Claims] 1. A stator yoke having a stator coil, a rotor yoke having a magnet facing the stator coil, and a bearing rotatably supporting the rotor yoke, which is integral with the outer periphery of the rotor yoke. 1. A motor with an encoder, characterized in that a large number of concavities and convexities are formed in the shape of a gear, and the concavities and convexities are magnetically detected by the sensor. 2. The motor with an encoder according to claim 1, wherein the sensor is provided on the surface of a bias magnet.
JP57123841A 1982-07-15 1982-07-15 Motor with encoder Pending JPS5914340A (en)

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