JPS6217661A - 回転速度検出装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野］ 本発明は、ブラシレスＤＣモータ等のロータの回転速度
を、多極回転磁石と対向するコイルに誘起する交番電圧
の周波数として検出する装置に関する。

［従来の技術］ ブラシレスＤＣモータで速度制御を行おうとすると、何
らかの手段によりロータの回転速度を検出し、その速度
情報を駆動回路にフィードバックして目標速度との偏差
が零になるように発生するトルクを制御する必要がある
。ロータの回転速度を検出するにはいくつかの方式があ
るが、現在量も広く用いられているのは磁気を利用して
回転速度に比例した交番電圧を発生する周波数発電機を
応用した方式である。

偏平型モータに従来使用されていた回転速度検出装置は
、第６図に示すように、リング状永久磁石１０と交番電
圧発生コイル１２とを組み合わせた構成である。リング
磁石１０は厚み方向に多極着磁したものであってロータ
に固定されて回転する。それに対して交番電圧発生コイ
ル１２は、前記リング磁石ｌＯＯ着磁面に対向するよう
に固定基板に形成したジグザグ状導体パターン１４およ
びその両端の引出し端子部から構成される装 ロータの回転に伴ってリング磁石ＩＯが回転すると、発
電機の原理に゛より交番電圧発生コイル１２の出力端子
ａ−ｂ間にはロータの回転速度に比例した周波数の交番
電圧が発生する。従って、それによってロータの回転速
度を検出できる。

［発明が解決しようとする問題点］ アキシャルフラックス型ブラシレスＤＣモータは、厚み
方向に４〜１２極に着磁されたリング状のロータ磁石が
カップ状ロータヨーク内に貼設されて回転するロータと
、同心巻きしたコイルをロータの着磁極数よりも少なく
、２又は３の整数倍の数だけ回転軸と同心の円周上に並
設したステータとを組み合わせた構造である。

このようなロータヨークの外周縁に速度検出用リング磁
石を貼設し、それに対向して交番電圧発生コイルを固定
基板に形成した場合には、モータ構造上、交番電圧発生
コイルにまで鎖交するような大きなモータ主磁束は発生
しないから速度検出できな（なるような重大な障害は生
しなかった。

また第６図に示すような交番電圧発生コイル１２でノイ
ズが生じる場合には、第７Ｕ！Ｊに示すようにジグザグ
状導体パターン１４の一端を内側に設けた円弧状導体パ
ターン１６（外側に設けてもよい）に接続してコイルと
して有効な面積を小さくしノイズを低減する対策を施す
、しかしこのようなコイルでもノイズが生じる場合には
電気的にフィルタを通して信号成分のみを抽出していた
。但しフィルタが有効に働くためには信号成分とノイズ
成分とが周波数的にずれていることが必要であり、フィ
ルタを通すことにより過渡応答性が悪くなり、フィード
バックループが不安定になる欠点は残っていた。

ところが上記以外のモータ構造では、かなり大きな漏れ
磁束が交番電圧発生コイルと鎖交する場合もあり、それ
によって駆動周波数に同期した変動が生し速度制御が乱
れることもある。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、外乱ノイズを低減しロータの回転速度を正確に検出す
ることができるような改良された周波数発電機方式の回
転速度検出装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような目的を達成できる本発明は、ロータに固定
される厚み方向に多極着磁したリング磁石と、該リング
磁石の着磁面に対向するように固定側に設けたジグザグ
状導体並びにその近傍に設けた円弧状導体パターンを有
する交番電圧発生コイルを備えた構成を前提とし、前記
ジグザグ状導体と円弧状導体とが互いに奇数回交差し、
それによって偶数個の細分化コイルを直列に接続したよ
うな構造とした回転速度検出装置である。

ジグザグ状導体と円弧状導体とは、通常、基板にプリン
ト配線することによ゛って形成され、使用する基板に応
じた適当な手法でそれらを交差させる０例えば２層プリ
ント板であればスルーホールを利用できるし、片面プリ
ント板のときはｌＯΩ以下の抵抗器、ジャンパーチッフ
抵抗器、ジャンパー線等を利用すればよい、それらの交
差回数は１回若しくは３回程度で十分である６両導体パ
ターンの交差位置は、それによって形成される細分化コ
イルの面積がほぼ等しくなるような位置とする。

［作用］ 上記のようにジグザグ状導体パターンと円弧状導体パタ
ーンとを奇数回交差させ、それらによって偶数個の細分
化コイルを直列に接続した構造とすると、パターン面を
同じ方向に貫く外部磁束によって発生する外乱電圧は二
つの細分化コイルが対となって相殺し合うため出力端子
間にはノイズが生じず、コイルと対向するリング磁石の
磁界による信号のみが発生する。それ故、フィルタ回路
を通さずともロータの回転速度に比例した周波数の信号
のみを容易に検出でき、速度制御を安定かつ容易に行う
ことができる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る回転速度検出装置が特に有効なラ
ジアルフラックス型ブラシレスＤＣモータの一例を示す
説明図であり、第２図は本発明に係る回転速度検出装置
の説明図である。

まずモータについて簡単に説明する。ステータは、円周
面内で軸方向に突出するように多数配列した磁極片２０
を有する一対のヨーク２１゜２２７１１＜間ニ）ロイダ
ルコイル２４を挟んで前記【ｎ橋片同士が互いに食い違
い合うように結合してなる固定子ユニット２６を２ｋｌ
、電気位相角を９０度ずらせて組み合わセ、基板２８上
に取り付けたものである。それに対してロータは、カッ
プ状ロータヨーク３０内面に径方向に多極着磁を施した
ロータ磁石３２を取り付けるとともに、ロータヨーク３
０の周辺部に厚み方向に多極着磁を施したリング磁石３
４を貼設した構造をなし、ネジ３６によって回転軸３日
に固着した構成である０回転軸３８は２個の軸受４０に
よって支承され、咳軸受４０は基板２８に固定した軸受
保持部材４２に取り付けられる。また前記Ｍｖｉ２８に
はリング磁石３４と対向する位置に交番電圧発生コイル
４４や電気回路用の導体パターン（図示するを省略）が
印刷配線技術によって形成され、駆動用ＩＣ４６やホー
ル素子４８等が実装される。

モータの動作原理は、ロータの位置をロータ磁石３２の
外周側でホール素子４８によって検出し、それを増幅し
て所定のタイミングでコイル２４に駆動電流を流し、ス
テータヨークの磁極片２０で磁極を発生させ、ロータ磁
石３２の内周側着磁面の磁極との反発・吸引力によるト
ルクを利用して回転させるものである。

このようなモータにおいてロータの回転速度を検出する
のが本発明の装置である。第２図に示すようにリング磁
石３４は厚み方向に多極着磁されたものでありロータヨ
ークに固着されている。それに対して交番電圧発生コイ
ル３２は基板２８にプリント配線技術によって形成され
たものである。交番電圧発生コイル４４は、リング磁石
３４の着磁面に対向する位置で該リング磁石３４の極数
と同数の径方向線分を存するジグザグ状の導体パターン
５０と、その近傍に形成される接続用の円弧状導体パタ
ーン５２とを備えている０本発明が従来技術と顕著に相
違する点は、ジグザグ状導体パターン５０と円弧状導体
パターン５２とが中心軸に関して出力端子ａ、ｂの丁度
反対側の位置で絶縁材を介して交差している点である。

この部分は例えば絶縁被覆を施したジャンパーｍ５４で
接続すればよい。

モータを速度制御する基本的な回路ブロフクは第３図に
示す通りである。モータ６０内でロータが回転すること
によって前記のように交番電圧発生コイル４４に誘起電
圧が発生する。ロータ回転速度に比例した周波数のこの
電圧信号は、増幅器６２により増幅されて比較回路６４
に入力する。比較回路６４では人力した交番電圧信号の
周波数を基準源の周波数と比較し、誤差信号を制御回路
６６に送る。制御回路６６では上記誤差信号に応じて電
圧を制御し駆動回路６８に印加する。駆動回路６８では
前記制御電圧を利用し、ホール素子４８からの位置信号
のタイミングでコイル２４に通電しロータの速度制御を
行うのである。

ところで上記の実施例で示したようなラジアルフランク
ス型モータの場合には、ロータを回転駆動するための主
磁束はコイル２４への通電によって生じ、ヨーク２１を
通り磁極片２０からロータ磁石３２に至り、更に磁極片
２０からヨーク２２に戻るループおよびそれと逆向きの
ループであるが、第４図破線矢印で示すようにロータヨ
ーク３０並びに基板２８を通って交番電圧発生コイル４
４と鎖交するような漏洩磁束の発生も避は難い。

痛れ磁束を減少させるにはロータヨーク３０にアルミニ
ウムや黄銅等の非磁性金属を使用したり基板２８に通常
のプリント仮を用いる構成も考えられる。しかしこのよ
うな構成だと、交番電圧発生コイル１２と鎖交するノイ
ズ磁束は減少するが、他方、モータ外部に出る漏れ磁束
が多（なり問題となる場合がある。特に磁気記録装置に
組み込む場合には致命的な欠陥となる。

これを防ぐにはモータ全体に磁気シールドを施さざるを
えない、したがってロータヨークには磁性材料、例えば
鉄を用い、基板自体または基板の裏に鉄板を用いてシー
ルド効果をもたせるのが一般的であり、それによって前
記第４図破線矢印で示すような磁束が発生する。

従来の交番電圧発生コイル１２だと駆動周波数に同期し
た鎖交磁束が変化しノイズとしてコイル４４に現れる。

しかし第２図に示すように本発明では交番電圧発生コイ
ル４４は、ジグザグ状導体パターン５０と円弧状導体パ
ターン５２とが１回交差しそれによって２個の細分化コ
イルを直列接続した構造となっているから、漏洩磁束に
よる外部ノイズは互いに打ち消され、出力端子ａ−ｂ間
にはノイズが殆ど生じない。

これは上記のような構造のモータの場合、漏洩磁束は任
意の時点においてコイル面全体を同一方向に貫通しよう
とするから、細分化された一方のコイルと他方のコイル
で生じる電圧が丁度逆向きとなりそれらが相殺されて出
力端子ａ　−す間には生しないからである。これによっ
て外乱ノイズの妨害なしに正確に回転速度を検出できる
のである。

第５図は本発明の他の実施例を示す説明図である。基本
的には前記第２図の場合と同様である。それ故、対応す
る部分には同一符号を付し、それらについての説明は省
略する。この実施例が上記の第２図に示す実施例と相違
する点は、着磁数を多くした点とジグザグ状導体パター
ン５０と円弧状導体パターン５２との交差回数を３回と
した点である。この場合にもそれによって区分される４
個の細分化コイルはほぼ等しい面積となるように交差点
を決める。この交差にはジャンパー線５４を用いている
。勿論、前記のような適宜の手法により交差させてよい
。

本発明は上記実施例のようなラジアルフラックス型構造
のモータに通用すると特にを効であるが、それ以外のモ
ータにも適用できるし、モータ以外の回転系の速度検出
にも通用できるものである。

［発明の効果］ 本発明は上記のようにジグザグ状導体と円弧状導体とが
互いに奇数回交差し、それによって偶数個の細分化コイ
ルを直列に接続した構造としたから、コイル面全体を同
じ方向に貫通する外部磁束によって生じるノイズは互い
に打ち消され、正確かつ容易にロータ速度を検出するこ
とができ、モータの制御が乱れることがないという優れ
た効果がある。

本発明では外部ノイズによる悪影響がないからフィルタ
回路等を設ける必要もなく、それによる過渡応答性の悪
化等の欠点も生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するに好適なブラシレスＤＣモー
タの一例を示す説明図、第２図は本発明に係る回転速度
検出装置の一実施例を示す説明図、第３図は第１図のモ
ータの駆動系統のブロック図、第４図は第１図のモータ
で発生する漏洩磁束を示す説明図、第５図は本発明に係
る回転速度検出装置の他の実施例を示す説明図、第６図
および第７図はそれぞれ従来技術を示す説明図である。 ２０・・・１掻片、２１．２２・・・ステータヨーク、
２４・・・コイル、２８・・・基を反、３０・・・ロー
タヨーク、３２・・・ロータ磁石、３４・・・リング磁
石、４４・・・交番電圧発生コイル、４８・・・ホール
素子、５０・・・ジグザグ状導体パターン、５２・・・
円弧状導体ハターン、５４・・・ジャンパー線。 特許出願人　　富士電気化学株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　穣第１図 第２図 第３図 位置信号 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ロータに固定される厚み方向に多極着磁されたリン
   グ磁石と、該リング磁石の着磁面に対向するように固定
   側に設けたジグザグ状導体並びにその近傍で該ジグザグ
   状導体と導通するように設けた円弧状導体を有する交番
   電圧発生コイルを備えている回転速度検出装置において
   、前記ジグザグ状１体と円弧状導体とは互いに奇数回交
   差し、それらによって偶数個の細分化コイルを直列に接
   続した構造としたことを特徴とする回転速度検出装置。