JPS6061616A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、回転体の回転位相又は回転速度を検出する回
転検出装置、特に回転体に多極着磁された発磁体からの
磁界変化を検出し回転位相又は回転速度を検知する回転
検出装置に関するものである。

（背景技術） 従来より、制御対象である回転体の回転位相又は回転速
度などの制御量をフィードバラクルージを介して比較回
路に加え、これを入力信号と比較し、その比較誤差電圧
を信号処理回路に加え、この信号処理回路から得られた
制御信号により回転体の回転を制御するサーボ系は、精
密な回転速度を要求される技術分野において広汎に用い
られている。

との種の制御系を用いる装置として、例えばベルト駆動
型モータ、直結駆動型モータ（ＤＤモータ）などがある
が、最近ではその特性の優位性ならびにコンパクト化の
観点から、直結駆動型モータが主流となっている。直結
駆動型モータの回転検出装置においても、一般に構造が
簡単で頑丈な磁気検出器を用いている。ところが直結駆
動型モータにおいては、駆動用ロータマグネットと多極
着磁された回転検出用の発磁体とが近接配置されている
ため、必要とする回転検出信号である発磁体からの磁界
信号にロータマグネット部からの磁界信号がノイズ信号
として重畳され、正確な回転検出信号を得るのが困難で
あった。また、逆に各コイルへの電流印加タイミングを
決定するためにロータマグネットの位相を検出する磁気
検出素子の出力も、前述の回転検出用の発磁体より発生
する磁界の影響を受け、安定な回転の妨げとなってしま
うものであった。

（目　的） 本発明は、前述の従来技術の有する欠点を解消するもの
で、回転体の外側に設けられた発磁体またはロータマグ
ネットからの磁界を検出するだめの磁気検出器に対しノ
イズ成分となるロータマグネットまたは回転検出用発磁
体からの信号成分を除去し、発磁体重たはロータマグネ
ットからの信号成分のみを出力する回転検出装置を提供
することを目的とする。

（実施例による説明） 以下図に示す実施例によって前述の目的を達成するため
に本発明において講じた手段を例示説明する。

（従来の回転検出装置）（第１図から第４図（ｄ））第
１図は、従来のベルト駆動型の回転検出装置の斜視図を
示す。

同図において、Ｒは回転体であり、その外側には磁石の
Ｎ、Ｓ極が交互に多数隣接して配列された回転検出用発
磁体１が設けられている。２は磁気検出器であるホール
素子で、回転体Ｒの外側に設けられた発磁体１に対向配
置され、回転する回転体Ｒの発磁体１からの磁界変化を
検出し、その検出信号は不図示のサーボ系に加えられる
。３は回転軸で、その一端は回転体Ｒに固設され、その
他端は例えばビデオテーゾレコーダにおいてはキャプス
タンなどに接続されておシ、回転軸３の回転駆動をキャ
ブスタンに与え所定の回転駆動を行なうものである。８
は軸受で、不図示の軸支部にて支持されている。４はプ
ーリで、軸受８と共に回転軸３に固設されている。６は
モータで、一定の回転速度で回転される。５はプーリで
、モータ６に軸支され、ベルト７′ｆｆ：介して回転体
Ｒのプーリ４に駆動力の伝達を行う。モータ６の回転は
プーリ５．ベルト７、プーリ４を介して回転軸３に伝達
され、その結果回転体Ｒはモータ６と同期回転すること
になる。ところがこの種の回転検出装置はベルト駆動型
であるため、モータ６の回転速度が正確に回転体Ｒに伝
達されない。更に収納ス被−スが大となる欠点がある。

そこで、最近では、回転速度の伝達に信頼性がありかつ
コンパクト化などの点ですぐれている直結駆動型の回転
検出装置が使用されている。

第２図は従来の直結駆動型の回転検出装置の上方斜視図
、第３図はその装置の要部の部材を分離して示す下方斜
視図、第４図（、）は信号処理回路のブロック図、同（
ｂ）から（ｄ）は信号波形図を示す。

第２図において、９はステータヨーク、１０は励磁用コ
イルであり、これらで固定側を構成する。

ヨーク９は、励磁用コイル１０の発生する磁束の磁路で
ある。１１はマグネ、トヨークで、その下面には後述す
るロータマグネットが配置されている。このマグネ、ト
ヨーク１ノは、ロータマグネットの発生する磁束の磁路
となる。３は回転軸であり、その一端はマグネットヨー
ク１ノに固設され、その他端は不図示の例えばキャプス
タンなどに接続されている。８は軸受で、回転軸３に設
けられており、不図示の軸支部に支持されている・１′
はマグネットヨーク１ノの外側に磁石のＮ極とＳ極を交
互に多数隣接して配列された回転検出用発磁体で、マグ
ネットヨーク１ノと共に回転体Ｒを構成する。２は磁気
検出器であるホール素子で、回転体Ｒの外側に設けられ
た回転検出用発磁体１′からの磁界変化信号を検出し、
その検出信号を不図示のサーボ系に加える。

第３図において、励磁用コイル１０は円周方向に合計８
個を平面配置されており、不図示の励磁電流制御装置か
ら各別に極性の異なる励磁電流を加えられ、それぞれの
励磁コイルｌＯの対向する後述のロータマグネットの発
生磁界とは異なる磁界を発生する。

この励磁用コイル１０は例えばプリント配線技術により
構成されたシートコイルを所定枚数重ねて構成したもの
やうす巻き状コイルで構成されたものであシ、ヨーク９
に固設されている。１３はホール素子で、合計３個が円
周方向に同一の開き角度でヨーク９の上面、励磁用コイ
ル１０の下面又はその上面の固定側に配置される。１２
はロータマグネ、１・でＮ、Ｓの磁石が合言１８個平面
配置されている。

このように構成された直結駆動型の回転検出装置におけ
る回転検出信号出力回路と、信号出力波形を第４図（ａ
）から（ｄ）において説明する。

第４図（ａ）は回転検出信号出力回路を示す。同図にお
いて、２は第２図に示す磁気検出器であるホール素子、
４３は増幅器でホール素子２で検出された磁界信号を所
定振幅まで増幅するものであり、４４はリミ、りで増幅
器４３からの信号波形が電圧零ボルトを横切るときに矩
形波を発生させるものである。リミッタ４４からの矩形
波は、不図示のサーボ系の制御回路に加えられる。

第４図（ｂ）はホール素子２からの出力電圧を示し、同
図においてａはロータマグネット１２からの発生磁界成
分を電圧信号に変換した電圧波形であり、ｂはその発生
磁界成分に回転検出用発磁体１′からの発生磁界成分を
加えたものを電圧信号に変換した電圧波形である。

このようにホール素子２は発磁体ノ′から発生する磁界
の電圧信号にノイズ成分であるロータマグネット１２か
ら発生する磁界の電圧信号ａを重畳して検出するため、
電圧信号すの電圧零ボルトの交叉点はロータマグネット
１２から発生する磁界の電圧信号ａが正極性の場合には
正規の零交叉点よシも時間軸の時間経過方向にずれて発
生し、前記した電圧信号ａが負極性の場合には正規の零
交叉点よりも手前において発生する。

ロータマグネット１２による磁界信号の影響を受けない
場合には、発磁体１′から発生される磁界の電圧信号す
の零交叉が規則正しく行なわれるため、零交叉時間間隔
ｔは等しくな９、第４図（ｃ）に示す矩形波がリミッタ
４４よシ得られる。しかし第４図（ｂ）に示すように、
発磁体１′から発生する磁界の電圧信号すがロータマグ
ネット１２から発生する磁界の電圧信号ａの影響を受け
る場合には、電圧信号すの零交叉時刻が変動し、零交叉
時間間隔が異なるため、リミッタ４４の出力は第４図（
ｄ）に示すように発生される矩形波の時間間隔ｔ１　。

ｊ２　＋　ｊ３が相違し、正確な制御信号全検出するこ
とができない。熱論フィルタを用いてノイズ成分である
ロータマグネット１２から発生する磁界の電圧信号ａを
除去する手法もあるが、回転体の回転速度全変更して使
用する場合には、フィルタに回転体の回転速度に対応し
て発生されるノイズの周波数成分に対応するろ波將性を
持たせなければならなくな９、そのためフィルタを切換
えて使用するなどの処置をとらねばならず回路構成が複
雑となる欠点がある〇 （本発明の回転検出装置）（第５図〜第７図（ｂ））第
５図は、本発明の回転検出装置の実施例における回転検
出部分の要部の上面図を示す。

同図において、１２はロータマグネ、トで、磁石のＮ、
Ｓ極で１極を構成し、４極を円周方向に平面配置しであ
る。１′は発磁体で、ロータマグネット１２の外側に磁
石のＮ、Ｓ極を交互に多数隣接配置されている。発磁体
１′は、説明を容易にするために、ロータマグネット１
２と同一平面上に位置するように模式的に示しであるが
、実際は第３図に示すものと同様の構造配置となってい
る。

２はホール素子で、発磁体１′に対向配置されている。

１３ａ＋１３ｂ＋１３ｃは第３図に示す励磁コイル１０
の電流流入方向の切換えと電流流入時間を制御するため
にロータマグネ、ト１２の磁界の切換わりを検出するホ
ール素子である。これらのホール素子はロータマグネッ
ト１２に対して円周方向に同一の開き角度で配置されて
おシ、ホール素子１３ａについては磁気検出器であるホ
ール素子２に対し同一の機械位相において対向配置され
ている。

なお、これらの゛ホール素子１３ａ、１３ｂ。

１３ｃは、第３図で説明したが、励磁用コイルｌＯの積
層体の上面、下面又はヨーク９の固定側に配置されてい
るものであるから、仮想線である点線で示しである・ このように配置されたホール素子２によシ検出された信
号波形と、ホール素子１３ａにより検出された信号波形
と、ホール素子２によシ検出された信号波形から発磁体
１′より発生される磁界の制（３）ｊ電圧信号のみを検
出した波形と全第６図（ａ）から（ｃ）に示し、そのた
めの演算を行なう信号処理回路を同図（ｄ）と（、）に
示して説明する。

前述したように、第５図に示すホール素子２は発磁体１
′から発生される磁界と、ロータマグネット１２から発
生されるノイズ成分となる磁界とを検出し、それぞれ電
圧信号に変換する。第６図（、）において、電圧波形ａ
はロータマグネット１２から発生される磁界を電圧信号
に変換したもので、電圧波形すはこれに回転検出用発磁
体１′から発生される磁界を電圧波形に変換したものが
重畳されている。このため、電圧波形すの電圧零ポルト
の線と交叉する交叉時間隔が、それぞれ相違している。

第６図（ｂ）に示す信号波形は、ホール素子１３ａによ
り検出されるロータマグネット１２の発生する磁界を電
圧信号に変換したものである。この電圧信号を点線で示
すように反転して適当な利得制御を行い第６図（、）に
示すホール素子２により検出された重畳信号すに加算す
ることにより、電圧波形ａを消去し、第６図（ｃ）に示
す信号を得る。

ホール素子２により検出される回転検出用発磁体１′の
発生磁界を電圧に変換した信号とロータマグネット１２
の発生磁界を電圧に変換した信号との重畳信号から信号
すのみを検出する演算を行なう信号処理回路を第６図（
ｄ）に示す。

第６図（ｄ）において、２はロータマグネット１２の外
側に配置された発磁体１′に対向配置された磁気検出器
としてのホール素子を示し、１３ｍは励磁用コイル１０
とヨーク９を備える固定側の任意の位置に設けられかつ
ホール素子２に対し同一の機械位相にて対向配置された
磁気検出器としてのホール素子を示す。６ノと６２は増
幅器であり、６３はインバータ、６４は加算回路である
。

ポール素子２により検出した発磁体１′の発生磁界を電
圧に変換した信号とロータマグネット１２０発生磁界を
電圧に変換した信号との重畳信号を増幅器６ノに加え、
増幅器６１によシ増幅された重畳信号を加算回路６４に
加える。またホール素子１３ａにより検出した第６図（
ｂ）に示すロータマグネット１２０発生磁界を増幅器６
２に加え、増幅器６２で増幅した後にインバータ６３に
加え、反転された出力信号を加算回路６４に加える・加
算回路６４において、第６図（ａ）に示す重畳信号のう
ちノイズ成分信号ａは第６図（ｂ）の点線で示す反転信
号により消去され、発磁体１′の発生磁界を電圧に変換
した第６図（Ｃ）に示す信号のみが出力される。

第６図（、）は第６図（ｄ）に示される加算回路の一具
体例を示す。ｅｘ　、！：ｅｚは入力端子であり、入力
端子ｅｌは第６図（ｄ）に示す増幅＠６１の出力電圧の
加えられる入力端子であシ、入力端子ｅ２はインバータ
６３からの出力電圧の加えられる入力端子である。抵抗
Ｒ，とＲ２は加算用入力抵抗、６７は演算増幅器ＩＲ３
はその帰還用抵抗である。この加算回路において、入力
端子ｅｌに加えられる発磁体１′からの発生磁界を電圧
に変換した信号すとロータマグネット１２からの発生磁
界を電圧に変換した信号ａとの重畳信号と、入力端子ｅ
２に加えられるロータマグネット１２からの発生磁界を
電圧に変換し反転した信号をＲＬ　ＩＲ２１Ｒ３の値に
より所定の加算比で加算することによって、ロータマグ
ネット１２からの発生磁界を電圧に変換した成分が消去
される。

なお、本実施例において、反転回路６３を増幅器６２の
出力側に設けたものについて説明しであるが、反転回路
６３を増幅器６ノの出力側に接続しても同一の効果を達
成することができる。

第７図（ａ）は第６図（ｄ）に示す演算を行なう信号処
理回路の他の実施例を示し、第７図（ｂ）はその実施例
に用いられる減算回路の一具体例を示す。

第７図（ａ）において、参照符号２．１：３ａ、７１゜
７２を付されたものは第６図（ｄ）に示す発磁体１′か
らの発生磁界を検出するホール素子、ロータマグネット
１２からの発生磁界を検出する゛ホール素子および増幅
器で同一の構造１機能を有するものであるからその説明
は省略する。７３は減算回路であり、ホール素子２で検
出された発磁体１′およびロータマグネット１２からの
それぞれの磁界の重畳されたものを電圧に変換し、増幅
器７ノを介し減算回路７３に入力する。ホール素子１３
ａにより検出されたロータマグネット１２からの磁界を
電圧に変換し、増幅器７２を介して減算回路７３に入力
する。減算回路７３においてホール素子２によシ検出さ
れた重畳磁界のうちロータマグネット１２からの成分が
ホール素子１３ｍにょ９検出されたロータマグネットノ
２の磁界成分により減算され、ホール素子２により検出
された発磁体１′からの磁界成分のみが出力される。

第７図（ｂ）に示す回路装置は同図（、）の減算回路の
一具体例である。ｅＩと０２は入力端子で、ｅｌにはホ
ール素子２によシ検出された信号が加えられ、ｅｌには
ホール素子１３ａにより検出された信号　−が加えられ
る。Ｒ４＋　Ｒ５＋　Ｒ６は減算用入力抵抗であり、減
算比を決定している。７４は演算増□幅器、そしてＲ７
はその帰還用抵抗である。

この減算回路装置を用いると、第６図（ｄ）に示す回路
装置に用いられているインバータが不要となる。

なお前述の実施例において、回転検出用発磁体１′によ
る磁界成分を取シ出すことだけについて述べであるが、
加算回路の加算比、減算回路の減算比を適宜決定する仁
とによってロータマグネット１２による磁界成分だ゛け
を取り出すことも可能である。このようにすることによ
って、モータ駆動用信号にもノイズ成分がなくなり、良
好なモータ駆動を行なえるものである。この場合には、
ホール素子１３ａの出力だけでなくホール素子１３ｂ。

１３ｃの出力についてもノイズを除去することが望まし
いが、これは例えばホール素子２の出力の位相を適宜シ
フトしてから演算することによシ容易に実現することが
できる。

また、前述の実施例において磁気検出器としてホール素
子を用いた場合について説明したが、磁気抵抗素子やコ
イルなどを用いることができる。

（効　果） 以上説明したように本発明によると、多極着磁された回
転検出用発磁体の発生磁界を検出する第１の磁気検出器
に対し、ロータマグネ、トの発生磁界を検出する第２の
磁気検出器を対向配置させ、第１の磁気検出器により検
出された信号と第２の磁気検出器により検出した信号を
演算処理する構成としたから、ロータマグネットまたは
回転検出用発磁体からの発生磁界の影響を受けることな
く、多極着磁された発磁体またはロータマグネットのみ
からの信号を検出することができるので、正確な回転検
出信号やモータ駆動用信号を得ることができると共に、
回転体の回転数を変化させて使用する場合であっても同
一構成のままで用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図（ｅ）に示すものは従来の回転検出装
置に関するもので、第１図はベルト駆動型の回転検出装
置の斜視図、第２図は直結駆動型の回転検出装置の斜視
図、第３図はその装置の構成部材を分離して見た斜視図
、第４図（、）は信号処理回路のブロック図、同図（ｂ
）から（ｄ）はその各部の信号波形図、第５図から第７
図（ｂ）に示すものは本発明の回転検出装置の実施例に
関するもので、第５図はその回転検出部の上面図、第６
図（、）から（ｃ）は信日 算回路図を示す。 図中、１′は発磁体、３は回転軸、９と１１はヨーク、
１０は励磁用コイル、２．１３ａ、１３ｂ。 １３ｃはホール素子、６１．６２．７１．７２は増幅器
、６３はインバータ、６４は加算回路、７３は減算回路
を示す。 光１図 ２ 毘２図 帛３図 范４図 児６図 屯Ｙ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直結駆動型モータのロータマグネットの外周に多
   極着磁された多数の発磁体が設けられている回転検出装
   置において、前記発磁体の磁界を検出する第１の磁気検
   出手段と、前記第１の検出手段と所定の位相関係にあっ
   て前記ロータマグネットの磁界を検出する第２の磁気検
   出手段と、前記第１と第２の磁気検出手段の出力信号を
   演算する演算手段とを備える回転検出装置。
2. （２）前記演算手段が減算回路装置である特許請求の範
   囲第（１）項記載の回転検出装置。
3. （３）前記演算手段が加算回路装置であり、この加算回
   路装置に前記第１の磁気検出手段と前記第２の磁気検出
   手段が、いずれか一方を反転回路を介して接続されてい
   る特許請求の範囲第（１）項記載の回転検出装置。