JPS62296743A - モ−タの回転検出装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明はモータの回転検出装置に関し、更に詳しくはロ
ータリーエンコーダ等の外部付加機構を用いることなく
モータの回転情報を（ｑることができるようにしたモー
タの回転検出装置に関する。

（発明の背景） 直流モータは、回転子（電機子）に電力を供給するため
に、通常は整流子とブラシを利用する。

つまり、回転している回転子は固定接続によっては電力
を供給することが不可能なため、回転軸に分割した整流
子を固着して取付け、回転している整流子にブラシを介
して電力を供給している。

このような直流モータの回転数を検出する場合、外部に
ロータリーエンコーダ等の回転検出装置を取付けたり、
タコメータの回転検出軸をモータの回転軸に押しつけて
検出している。

（発明が解決しようとする問題点） 前述したように、従来のモータ回転検出法は、ロータリ
ーエンコーダ等の回転検出装置を別個取付ける方法によ
っている。従って、装置全体が大型化し、コストも高く
なってしまう。一方、モータの回転情報をモータの内部
から取出すことができれば装置が大型化することがない
ので都合がよい。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的はロータリーエンコーダ等の外部機構を付加す
ることなく回転数を確実に検出することができる簡単な
構成のモータの回転検出信号を実現することにある。

〈問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、モータの整流子と
回転軸を導通させてモータの回転情報を外部に取出せる
ように構成すると共に、取出した回転情報をフィルタ回
路に接続し、該フィルタ回路の出力をモータの回転検出
信号としたことを特徴とするものである。

（作用） 本発明はモータ内部から回転情報を取出すと共に、取出
した回転情報に含まれているノイズをフィルタ回路で除
去する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

図において、筺体１の内壁にはマグネット２が取付けら
れ、電機子（回転子）３を包囲するように配されている
。電機子３の中心部を貫通する回転軸４は、両側の軸受
け５．６で保持されている。

軸受け５は筐体１の側面に形成され、軸受け６は絶縁部
材７の側面に形成されている。

％１ｌｌｌ子巻線は回転軸４上に取付けられた整流子８
に接続されており、ブラシ９を介して端子Ａ。

Ｂに接続され、端子Ａ、Ｂは直流電源１ｏに接続されて
いる。直流電源１０の電圧値をＶａとする。

又、整流子８の電位は導電部材１１によって回転軸４と
接続され、回転軸４の電位は筐体１と同電位になるよう
に構成されている。筐体１がら引出された端子Ｃはフィ
ルタ回路１２と接続され、該フィルタ回路１２の出力が
回転情報出力（回転検出信号）となる。このように構成
された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。

直流電源１０から電力がブラシ９．整流子８を介してｉ
！電機子に供給されると、マグネット２の作る磁界と、
電機子３中を流れる電流との作用により、電機子３はフ
レミングの左手則に従う力を受けて回転する。

第２図は回転中における整流子８とブラシ９の接触状態
を示す図である。整流子８はｆｆ１ｌ＋ｆｆ１２＋ＩＩ
３の３極で構成されていて、斜線で表わした極Ｉｌｌが
導電部材１１によって回転軸４と接続されている。又、
ブラシ９の一方ｌｌが正電位側の直流電源１０のＶａ＠
子に、他方／２が接地側のＧ端子につながっている。こ
こで、整流子８が回転軸４と共に図のような状態の１／
３周期では、ｍｌ極は接地電位（Ｇ電位）であり、次の
１／３周期では４１に接触して正電位（Ｖａ　）となり
、次の１／３周期では無接触状態となる。

この無接触状態での筐体１の電位は、筐体１が例えば第
２図中に実線で示したように抵抗Ｒを介して接地してい
る場合では零（Ｇ）となり、破線で示したように抵抗Ｒ
を介してＶｅラインに接続している場合ではＶａとなる
。そこで、モータが回転したとき、端子Ｃに現われる信
号の波形は、抵抗１クト介して接地した前者の場合は第
３図の如くなり、抵抗Ｒを介してＶａミライン接続した
後者の場合は第４図の如くなる。図においてＴは周期を
示している。尚、前記抵抗Ｒは説明の便宜上付加したも
ので、実際の装置においては必ずしも接続しなくてもよ
い。

筐体に現われるパルス状の信号は端子Ｃを介して取り出
されるので、この信号のパルス数やパルス間隔を測定し
たり、この信号を平滑化してその電圧レベルを測定する
等すれば、位置情報や速度情報等の回転情報が１ｑられ
る。前記パルス数やパルス間隔等の測定は、従来から公
知のどのような手段を用いても容易に行える。

ところで、上述したモータは、モータの回転情報を該モ
ータ自身でつくり出しているので、外付のモータ回転検
出機構を必要とせず秀れている。

このモータについて出願人は既に出願している（特願昭
−６１−０２８５６１号）。しかしながら端子Ｃから取
出されたモータの回転情報信号には通常ヒゲ状のノイズ
が含まれているのが普通である。従って、端子Ｃから取
出された回転情報をそのままカウンタに入力するとカウ
ンタが誤動作する。そこで、端子Ｃから取出された回転
情報信号をフィルタ回路１２に入れてやり、ヒゲ状のノ
イズを除去する。この結果、フィルタ回路１２から取出
された回転情報出力はノイズのないパルスとなり、確実
に回転数をカウントすることができる。

第５図はフィルタ回路１２の種々の構成例を示す図であ
る。第５図（イ）に示す回路は、モータからの回転情報
信号をコンデンサＣでヒゲを除去した後、比較器Ｕの一
方の入力に入れ、他方の入力の基準電圧Ｖ　ｒｅｆと比
較する。比較器Ｕからは、ノイズの除去されたきれいな
パルスが得られる。

図に示す回路では電圧ＶＣを可変抵抗ＲＶで分圧した値
を基準電圧Ｖｒｅｆとしているため、基準電圧Ｖｒｅｆ
値を任意に設定することができる。図に示す実施例の場
合、モータの回転情報出力にコンデンサ１個を接続する
だけの非常に簡単な構成でノイズを除去することができ
る。

第５図（ロ）に示ず回路は、回転情報信号に重畳されて
いるモータの逆起゛電力によるピーク状の波形をツェナ
ーダイオードＤでツェナー電圧までクリップするように
したものである。以後の回路は（イ）と同じであるので
説明は省略する。このようにツェナーダイオードＤを信
号ラインに挿入することでピーク電圧を除去することが
でき、比較器Ｕが破壊されるのを防ぐことができる。

第５図（ハ）に示す回路は、比較器Ｕの後段に抵抗ＲＩ
　＋コンデンサＣ１よりなる高周波除去用のＲＣフィル
タを挿入して、更にヒゲノイズの除去効果を高めたもの
である。

第６図は、フィルタ回路の効果を示す図である。

（イ）はモータから取出された回転情報信号、（ロ）は
コンデンサＣの効果を示す図、（ハ）は比較器Ｕの出力
を示す図である。（イ）に示す重畳されたヒゲ状のノイ
ズはコンデンサＣにより（ロ）に示すように除去され、
（ハ）に示すようなきれいなパルス波形となって出力さ
れる。

第５図に示すようなフィルタ回路を用いると、比較器Ｕ
の出力を例えば０〜５ｖの論理レベルに合わせることが
できるので、ディジタル回路にそのまま接続することが
でき、レベル整合も行うことができる。モータから取出
される回転情報信号は、ノイズの多いアナログ波形であ
るので、後段の論理回路で処理するためには整合性がよ
くない。

しかしながら、その出力レベルを任意に調整することが
できる比較器Ｕを用いることで出力レベルを後段の論理
回路の論理レベル（例えばＯ〜５Ｖ）に合わせることが
でき都合がよい。

上記構成によれば、モータ自体が回転情報を出力するの
で、この回転情報を利用することにより、位置や速度の
制御を行う場合であっても、モータにロータリーエンコ
ーダ等の回転検出装置を外付する必要がない。しかも、
この回転情報を出力するに際して必要となる構成は極め
て簡単である。

従って、従来のモータに比べて、この機能を付加するこ
とにより外形が大きくなることも、コストが上ることも
ほとんどない。

このため、従来、モータと回転検出装置とを組み合わせ
て使用していた用途には、本発明のモータを１つ買くだ
（Ｊで済み、極めて大きな省スペース化を図れ、例えば
、カメラのレンズ駆動やフィルム巻上げ、沈ｒｉ４装置
等のように、モータの駆動力を必要とすると共に位置情
報や速度情報等の回転情報の必要な装置内に、容易に組
み込んで使用することができるし、モータをレンズの／
ｉ！ｉ１囲等に配置スることも容易に行えるようになる
。しかも、この使用によって、従来のモータと回転検出
Ｖｉ置とを組み合わせたコストから考えれば、大幅な低
コスト化も図れる。

又、モータは、ブラシ及び整流子を通じて流れる電流に
より回転力を得ているが、回転情報も同じ所から検出し
ているため、モータが回転しさえすれば、その信号を得
ることかできる。そのため、上記構成の場合、モータの
全回転域で検出が可能である。

更に、同様の理由から、検出機能の信頼性が高（、寿命
において全く心配する必要がない。即ら。

モータの寿命は一般に整流子とブラシで決まるといわれ
ているが、モータの寿命がそのまま検出機能の寿のとな
る。

又、一般にモータは歯車で減速して使うことが多く、こ
のような場合、上記構成にて得られる回転情報は減速前
のものであるため、例えば、１／３０に減速して負荷を
駆動する場合、終極の１回転に対し１／３０の細かいス
ケールで測定できることになり、精密な位置及び速度の
制御が可能になる。

モータの定速制御の方式にＰ　Ｌ　Ｌ　（ＰｈａｓｅＬ
ｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ　）があるが、上記構成テハコノ
ＰＬＬに適した速度信号が１ｑられるため、ＰＬＬで定
速運転させる場合、本発明によるモータを用いれば、そ
の構成が非常に簡単なものとなる。

又、上記構成のモータの場合、端子Ｃでの出力レベルが
所定時間以上変化しないかどうかを検出することにより
、モータが停止状態にあるか否かをも検出できる。

尚、本発明は上記実施例に限るものではなく、次に例示
する如く、種々の変形が可能である。

■前記実施例では、導電部材を他の部品と全く別個に設
けたが、第７図に示すように、例えば整流子８の１極１
１を延長させて回転軸３に導通させ、導電部材１１の機
能を持たせてもよい。

■整流子８は３極（回転子が３スロツト）に限る必要は
なく、又、整流子８と回転軸４を導通させるのは１極だ
けに限らない。例えば５極、７極のモータの場合にはそ
れぞれ２極、３極まで同時に導通でき、７極の場合の導
通を例にとれば、第８図（イ）〜（ニ）に示したように
４種類ある（これらはブラシ９に接した２極が共に導通
しないように選んだものである）。

■回転情報の信号を軸受４を介して筐体１から得たが、
軸受６に導通するように絶縁部材７上にピンを突設し、
ここから信号を得るようにしてもよい。このとき、軸受
５と筐体１との間に絶縁部材を入れれば、筐体１を電気
的に浮かせることができる。尚、回転軸４とそれに取り
付ける歯車等との間を絶縁したい場合には、その取り付
は部をプラスチック等の絶縁物で覆うか、歯車自体をプ
ラスチック等で構成すれば良い。

■本発明にて回転情報検出機能を付加させることのでき
るモータは、給電用の整流子とブラシを用いるものであ
れば良く、直流モータだけでなく、交流モータでもよい
。例えば、ユニバーサルモータに本発明を適用し交流で
駆動した場合、信号出力端子からは上記直流モータの出
力波形（第９図（イ）参照）に対し、交流では第９図（
ロ）又は（ハ）の如き出力波形が得られる。

尚、第９図（ハ）において、点線で示す波形は供給電源
電圧を表わす。この交流の場合には、矩形波とならない
が信号処理回路を付加すれば、直流の場合と同等の波形
が得られる。本発明を適用できるモータは、その容ａに
関しても、小電力に限らず、大電力のものにも適用可能
である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、従来のモータの
構成にわずかな変更を加えるだけで、回転情報を出力し
得るモータを実現できる。換言すれば、モータを定速駆
動する場合や所定分回転させる場合であっても、［１−
タリーエンコーダ等の回転検出機構を必要としない簡単
な構成の回転検出装置をモータ自体の大型化やコストア
ップを殆ど伴うことなく実現できる。更に、本発明によ
ればモータから取出した回転情報信号をフィルタ回路に
入れてヒゲ状のノイズを除去しているので、モータの回
転数を確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はモー
タの回転状態を示す図、第３図、第４図はモータの回転
情報信号波形を示す図、第５図はフィルタ回路の種々の
構成例を示す図、第６図はフィルタ回路の効果を示す図
、第７図乃至第９図は本発明の他の実施例の説明図であ
る。 １・・・筐体　　　　　　　２・・・マグネット３・・
・電機子　　　　　　４・・・回転軸５．６・・・軸受
　　　　　７・・・絶縁部材８・・・整流子　　　　　
　９・・・ブラシ１０・・・直流電源　　　　１１・・
・導電部材１２・・・フィルタ回路　　Ｒ１・・・抵抗
ＲＶ・・・可変抵抗　　　　Ｃ，Ｃ＋・・・コンデンサ
Ｕ・・・比較器 Ｄ・・・ツェナーダイオード 特許出願人　　小西六写真工業株式会社代　　理　　人
　　　弁理士　　井　　島　　藤　　治外１名 角写５　四回 （イ） （ロ） （ハ） の　　　　　■ 〉 闘 Ｙ　　　　　　　　　　　　口　　　　　　　　　　　
　　ど〜―−魯 くの 負写１ （イ） （ハ） ３図 （Ｏ） （ニ） ８．４流子 ９；ブラシ １１ノ柵■田臼ン才 ＴＴ 手続補正書 昭和６２年　２月　９日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの整流子と回転軸を導通させてモータの回
   転情報を外部に取出せるように構成すると共に、取出し
   た回転情報をフィルタ回路に接続し、該フィルタ回路の
   出力をモータの回転検出信号としたことを特徴とするモ
   ータの回転検出装置。
2. （２）前記フィルタ回路は、モータから引出された回転
   情報検出ラインにコンデンサを１個接続したものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のモータの
   回転検出装置。