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JP5623219B2 - motor - Google Patents

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JP5623219B2 JP2010217094A JP2010217094A JP5623219B2 JP 5623219 B2 JP5623219 B2 JP 5623219B2 JP 2010217094 A JP2010217094 A JP 2010217094A JP 2010217094 A JP2010217094 A JP 2010217094A JP 5623219 B2 JP5623219 B2 JP 5623219B2
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Description

本発明は、ロータの磁極位置を検出して、通電タイミングを切り替え制御するステッピングモータ等のモータに関する。   The present invention relates to a motor such as a stepping motor that detects a magnetic pole position of a rotor and controls switching of energization timing.

ステッピングモータ等のモータでは、マグネットロータと検出用ロータとをモータ軸上に同軸配置し、ホール素子などの磁気変換素子により検出用ロータの磁極位置を検出する技術が知られている(特許文献1)。   In a motor such as a stepping motor, a technique is known in which a magnet rotor and a detection rotor are coaxially disposed on a motor shaft, and a magnetic pole position of the detection rotor is detected by a magnetic conversion element such as a Hall element (Patent Document 1). ).

特開2002−62162号公報JP 2002-62162 A

しかし、上記特許文献1では、マグネットロータとは別に検出用ロータをモータ軸上に配置する必要がある為、モータの大型化及び高コスト化を招いてしまう。また、モータの大型化及び高コスト化を避けるために、マグネットロータの磁極位置を磁気検出素子で直接検出しようとしても、所謂クローポール型のステッピングモータでは、磁気検出素子を十分に近接して配置することが難しく、検出精度が低下する問題がある。   However, in Patent Document 1, since it is necessary to dispose the detection rotor on the motor shaft separately from the magnet rotor, the motor is increased in size and cost. In addition, in order to avoid an increase in the size and cost of the motor, even if an attempt is made to directly detect the magnetic pole position of the magnet rotor with the magnetic detection element, the so-called claw pole type stepping motor is arranged with the magnetic detection elements sufficiently close to each other. It is difficult to do this, and there is a problem that detection accuracy decreases.

そこで、本発明は、小型化及び低コスト化を図りつつ、容易にロータの磁極位置の検出精度を高めることができるモータを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor that can easily increase the detection accuracy of the magnetic pole position of a rotor while reducing the size and cost.

上記目的を達成するために、本発明のータは、円周方向に複数の磁極が形成されるロータと、非磁性材料で形成され、記ロータに軸方向の端面を覆う蓋部材と、磁気検出素子と、一方の端部が前記ロータに軸方向の端面に対向し、他方の端部に前記磁気検出素子が配置されるように、前記蓋部材に支持される性軸部材と、を備え、前記磁性軸部材は、前記ロータ軸の周囲に円周方向に等間隔で複数配置されており、複数の前記磁性軸部材のうち、一部の磁性軸部材の前記他方の端部に前記磁気検出素子が配置されていることを特徴とする。 To achieve the above object, motors of the present invention includes a rotor in which a plurality of magnetic poles in a circumferential direction are formed, is formed of a non-magnetic material, a lid member for covering the axial end face of the front SL rotor When the magnetic detection element, one end opposite to the axial end face of said rotor such that said magnetic sensor is disposed at the other end, magnetic properties shaft member supported on said lid member And a plurality of the magnetic shaft members are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the rotor shaft, and among the plurality of magnetic shaft members, the other end of a part of the magnetic shaft members the magnetic sensor is characterized that you have arranged parts.

本発明によれば、モータの小型化及び低コスト化を図りつつ、容易にロータの磁極位置の検出精度を高めることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the detection accuracy of the magnetic pole position of a rotor can be raised easily, aiming at size reduction and cost reduction of a motor.

本発明の実施形態の一例であるクローポール型ステッピングモータの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the claw pole type stepping motor which is an example of embodiment of this invention. 図1をB相蓋部材側から見た要部側面図である。It is the principal part side view which looked at FIG. 1 from the B phase cover member side. B相ヨーク、A相ヨーク、磁気検出素子及びマグネットロータの位相関係を説明する為の模式的断面図である。It is a typical sectional view for explaining phase relation of a B phase yoke, an A phase yoke, a magnetic detection element, and a magnet rotor. (a)はマグネットロータの回転角度とモータトルクの関係を示すグラフ図、(b)はマグネットロータの回転角度と磁気検出素子のセンサ出力との関係を示すグラフ図である。(A) is a graph which shows the relationship between the rotation angle of a magnet rotor, and a motor torque, (b) is a graph which shows the relationship between the rotation angle of a magnet rotor, and the sensor output of a magnetic detection element. フィードバック通電切替モードの動作を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating operation | movement of feedback energization switching mode. 本発明の他の実施形態であるクローポール型ステッピングモータの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the claw pole type stepping motor which is other embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態の一例であるクローポール型ステッピングモータの要部断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a claw pole type stepping motor which is an example of an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態のステッピングモータは、磁性材料で形成された外筒ケース9の軸方向両端部に、それぞれA相蓋部材10及びB相蓋部材12が嵌合保持されている。B相蓋部材12は、例えばポリカーボネート樹脂等の非磁性材料により形成されており、本発明の支持部材の一例に相当する。A相蓋部材10及びB相蓋部材12には、それぞれA相軸受11及びB相軸受13が外筒ケース9と略同心に装着されており、A相軸受11及びB相軸受13には、円周方向に8極着磁されたマグネットロータ1のロータ軸2が回転可能に支持されている。   As shown in FIG. 1, in the stepping motor of this embodiment, an A-phase lid member 10 and a B-phase lid member 12 are fitted and held at both axial ends of an outer casing 9 made of a magnetic material. Yes. The B-phase lid member 12 is made of a nonmagnetic material such as polycarbonate resin, and corresponds to an example of the support member of the present invention. The A-phase lid member 10 and the B-phase lid member 12 are respectively provided with an A-phase bearing 11 and a B-phase bearing 13 substantially concentrically with the outer cylinder case 9, and the A-phase bearing 11 and the B-phase bearing 13 have A rotor shaft 2 of a magnet rotor 1 magnetized in the circumferential direction with 8 poles is rotatably supported.

外筒ケース9の内周部において、B相蓋部材12側には、励磁コイル3が支持され、A相蓋部材10側には、励磁コイル4が支持されている。励磁コイル3には、磁極歯を形成する一対のヨーク5,6が所定の位相角度を成すように固定され、励磁コイル4には、磁極歯を形成する一対のヨーク7,8が所定の位相角度を成すように固定されている。   In the inner peripheral part of the outer cylinder case 9, the exciting coil 3 is supported on the B-phase lid member 12 side, and the exciting coil 4 is supported on the A-phase lid member 10 side. A pair of yokes 5 and 6 forming magnetic pole teeth are fixed to the exciting coil 3 so as to form a predetermined phase angle, and a pair of yokes 7 and 8 forming magnetic pole teeth are fixed to the exciting coil 4 with a predetermined phase. It is fixed to make an angle.

そして、励磁コイル3、一対のヨーク5,6及び外筒ケース9によりB相の閉磁路による励磁相が形成され、励磁コイル4、一対のヨーク7,8及び外筒ケース9によりA相の閉磁路による励磁相が形成される。   The excitation coil 3, the pair of yokes 5, 6 and the outer cylinder case 9 form an excitation phase by a B-phase closed magnetic path, and the excitation coil 4, the pair of yokes 7, 8 and the outer cylinder case 9 form an A-phase closed magnetism. An excitation phase is formed by the path.

B相蓋部材12のB相軸受13の周囲には、複数(マグネットロータ1の磁極数の整数倍:本実施形態では、16箇所)の磁性軸部材14が円周方向に略等間隔で貫通した状態で圧入又接着等により固定されている。   Around the B-phase bearing 13 of the B-phase lid member 12, a plurality of magnetic shaft members 14 (an integer multiple of the number of magnetic poles of the magnet rotor 1: 16 in this embodiment) penetrate at substantially equal intervals in the circumferential direction. In this state, it is fixed by press-fitting or bonding.

磁性軸部材14の一方の端部は、マグネットロータ1の軸方向の端面1aに対して一定のエアギャップを介して対向し、他方の端部は、B相蓋部材12の外端面12aと面一とされて外部に露出している。B相蓋部材12の外端面12aには、フレキシブルサーキット基板16に実装された磁気検出素子15,17(図2参照)が固定される。磁気検出素子15,17については、後述する。   One end of the magnetic shaft member 14 faces the end surface 1a in the axial direction of the magnet rotor 1 through a certain air gap, and the other end faces the outer end surface 12a of the B-phase lid member 12. It is considered as one and is exposed to the outside. Magnetic detection elements 15 and 17 (see FIG. 2) mounted on the flexible circuit board 16 are fixed to the outer end surface 12a of the B-phase lid member 12. The magnetic detection elements 15 and 17 will be described later.

このように、複数の磁性軸部材14を円周方向に略等間隔で配置することで、磁性軸部材14がマグネットロータ1を軸方向に吸引する力(図1の左方向)がロータ軸2回りに周期的かつ均等に発生する。このため、マグネットロータ1の回転抵抗は、回転位相により偏りのない均等なものとなり、回転変動や振動等の発生をなくすことができる。   Thus, by arranging the plurality of magnetic shaft members 14 at substantially equal intervals in the circumferential direction, the force (the left direction in FIG. 1) that the magnetic shaft member 14 attracts the magnet rotor 1 in the axial direction is the rotor shaft 2. It occurs periodically and evenly around. For this reason, the rotational resistance of the magnet rotor 1 becomes uniform with no deviation due to the rotational phase, and the occurrence of rotational fluctuations, vibrations, and the like can be eliminated.

また、マグネットロータ1は、磁性軸部材14との吸引力により図1の左方向にガタ寄せされるので、ガタに起因する振動やガタ変動によるマグネットロータ1と磁性軸部材14とのエアギャップ変動も抑えられ、安定した磁極位置の検出を行う事が出来る。   Further, since the magnet rotor 1 is rattled to the left in FIG. 1 by the attractive force with the magnetic shaft member 14, the air gap fluctuation between the magnet rotor 1 and the magnetic shaft member 14 due to vibration and backlash fluctuation caused by the backlash. Therefore, stable magnetic pole position detection can be performed.

図2は、図1をB相蓋部材12側から見た要部側面図である。なお、図2では、B相のヨーク5を実線で、A相のヨーク7を破線で模式的に示してある。   FIG. 2 is a side view of the main part when FIG. 1 is viewed from the B-phase lid member 12 side. In FIG. 2, the B-phase yoke 5 is schematically shown by a solid line, and the A-phase yoke 7 is schematically shown by a broken line.

マグネットロータ1は、図2の位置に停止しており、このとき、B相のヨーク5の中心位相は、マグネットロータ1のN極着磁ピーク位置に一致している。この状態において、複数の磁性軸部材14は、マグネットロータ1の分極位置とN極又はS極の着磁ピーク位置とに一致した位置に配置される。   The magnet rotor 1 is stopped at the position shown in FIG. 2, and at this time, the center phase of the B-phase yoke 5 coincides with the N-pole magnetization peak position of the magnet rotor 1. In this state, the plurality of magnetic shaft members 14 are arranged at positions that coincide with the polarization position of the magnet rotor 1 and the magnetization peak position of the N or S pole.

複数の磁性軸部材14のうち、2つの磁性軸部材14a,14bのB相蓋部材12の外端面12aに露出する側の端面には、それぞれ磁気検出素子15及び磁気検出素子17が配置される。そして、ステッピングモータは、磁気検出素子15、及び磁気検出素子17の出力する信号に基づき通電を切り替えるフィードバック通電切替モードによって駆動される。   A magnetic detection element 15 and a magnetic detection element 17 are disposed on the end surfaces of the two magnetic shaft members 14a and 14b on the side exposed to the outer end surface 12a of the B-phase lid member 12, respectively. . The stepping motor is driven in a feedback energization switching mode in which energization is switched based on signals output from the magnetic detection element 15 and the magnetic detection element 17.

次に、図3〜図5を参照して、本実施形態のステッピングモータにおける通電切替制御について説明する。   Next, the energization switching control in the stepping motor of this embodiment will be described with reference to FIGS.

図3は、B相ヨーク5、A相ヨーク7、磁気検出素子15,17及びマグネットロータ1の位相関係を説明する為の模式的断面図である。なお、図3及び図5では、時計回り方向を正の方向とし、また、説明の便宜上、磁気検出素子15,17をマグネットロータ1の外周側に配置して見やすくしてある。また、本実施形態では、マグネットロータ1の磁極数を8極としているため、着磁角Pを45°として説明する。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the phase relationship among the B-phase yoke 5, the A-phase yoke 7, the magnetic detection elements 15 and 17, and the magnet rotor 1. 3 and 5, the clockwise direction is a positive direction, and for convenience of explanation, the magnetic detection elements 15 and 17 are arranged on the outer peripheral side of the magnet rotor 1 for easy viewing. In the present embodiment, since the number of magnetic poles of the magnet rotor 1 is eight, the magnetization angle P is assumed to be 45 °.

B相ヨーク5を基準として、A相ヨーク7の位相P/2は、−22.5°、磁気検出素子15の位相β1は、+22.5°、磁気検出素子17の位相β2は、−45°である。   With reference to the B-phase yoke 5, the phase P / 2 of the A-phase yoke 7 is −22.5 °, the phase β1 of the magnetic detection element 15 is + 22.5 °, and the phase β2 of the magnetic detection element 17 is −45. °.

ここで、以下の説明では、電気角を用いて説明する。電気角とは、マグネット磁力の1周期を360°として表したものであり、ロータの極数をM、実際の角度をθ0とすると、電気角θ=θ0×M/2で表される。   Here, in the following description, it demonstrates using an electrical angle. The electrical angle is expressed by assuming that one period of the magnet magnetic force is 360 °. When the number of poles of the rotor is M and the actual angle is θ0, the electrical angle is expressed as θ = θ0 × M / 2.

従って、B相ヨーク5とA相ヨーク7との位相差、磁気検出素子15と磁気検出素子17との位相差、B相ヨーク5と磁気検出素子15との位相差は、全て電気角で90°となる。なお、図3において、B相ヨーク5の磁極歯中心とマグネットロータ1のN極中心とは径方向に対向しており、この状態をマグネットロータ1の初期状態とし、電気角0°とする。   Therefore, the phase difference between the B phase yoke 5 and the A phase yoke 7, the phase difference between the magnetic detection element 15 and the magnetic detection element 17, and the phase difference between the B phase yoke 5 and the magnetic detection element 15 are all 90 in electrical angle. °. In FIG. 3, the magnetic pole tooth center of the B-phase yoke 5 and the N-pole center of the magnet rotor 1 are opposed to each other in the radial direction. This state is the initial state of the magnet rotor 1 and the electrical angle is 0 °.

図4(a)は、マグネットロータ1の回転角度とモータトルクの関係を示すグラフ図であり、横軸は電気角、縦軸はモータトルクを示す。モータトルクは、マグネットロータ1を時計回りに回転させるトルクを正とする。   FIG. 4A is a graph showing the relationship between the rotation angle of the magnet rotor 1 and the motor torque, where the horizontal axis represents the electrical angle and the vertical axis represents the motor torque. The motor torque is positive when the magnet rotor 1 is rotated clockwise.

励磁コイル3に正方向の電流を流すと、B相ヨーク5がN極に磁化し、マグネットロータ1の磁極との間に電磁気力が発生する。また、励磁コイル4に正方向の電流を流すと、A相ヨーク7がN極に磁化し、マグネットロータ1の磁極との間に電磁気力が発生する。これらの2つの電磁気力を合成すると、マグネットロータ1の回転にともなって略正弦波状のトルクが得られる(トルク曲線A+B+)。   When a positive current is passed through the exciting coil 3, the B-phase yoke 5 is magnetized to the N pole, and an electromagnetic force is generated between the magnet rotor 1 and the magnetic poles. In addition, when a positive current is passed through the exciting coil 4, the A-phase yoke 7 is magnetized to the N pole, and an electromagnetic force is generated between the magnetic poles of the magnet rotor 1. When these two electromagnetic forces are combined, a substantially sinusoidal torque is obtained as the magnet rotor 1 rotates (torque curve A + B +).

他の通電状態においても、同様に、略正弦波状のトルクが得られる(トルク曲線A+B−、A−B−、A−B+)。また、B相ヨーク5は、A相ヨーク7に対して電気角で90°の位相をもって配置されるため、4つのトルクは互いに電気角で90°の位相差を持つことになる。   Similarly, a substantially sinusoidal torque can be obtained in other energized states (torque curves A + B−, AB−, and AB−). Further, since the B-phase yoke 5 is arranged with a phase of 90 ° in electrical angle with respect to the A-phase yoke 7, the four torques have a phase difference of 90 ° in electrical angle.

図4(b)は、マグネットロータ1の回転角度と磁気検出素子15,17のセンサ出力との関係を示すグラフ図であり、横軸は電気角、縦軸はセンサ出力を示す。   FIG. 4B is a graph showing the relationship between the rotation angle of the magnet rotor 1 and the sensor outputs of the magnetic detection elements 15 and 17, where the horizontal axis represents the electrical angle and the vertical axis represents the sensor output.

マグネットロータ1の軸方向の端面1aは、電気角に対して磁力の強さが略正弦波状になるように着磁している。そのため、磁気検出素子15からは略正弦波状の信号が得られる(センサ信号A)。   The end surface 1a in the axial direction of the magnet rotor 1 is magnetized such that the strength of the magnetic force with respect to the electrical angle is substantially sinusoidal. Therefore, a substantially sinusoidal signal is obtained from the magnetic detection element 15 (sensor signal A).

なお、本実施形態では、磁気検出素子15は、マグネットロータ1のN極と軸方向に対向するときに正の値を出力する。   In the present embodiment, the magnetic detection element 15 outputs a positive value when facing the N pole of the magnet rotor 1 in the axial direction.

また、磁気検出素子17は、磁気検出素子15に対して電気角で90°の位相をもって配置されているため、磁気検出素子17からは略余弦波状の信号が得られる(センサ信号B)。   Further, since the magnetic detection element 17 is arranged with a phase of 90 ° in electrical angle with respect to the magnetic detection element 15, a substantially cosine wave signal is obtained from the magnetic detection element 17 (sensor signal B).

なお、本実施形態では、磁気検出素子17は、磁気検出素子15に対して極性を反転してあるため、マグネットロータ1のS極と軸方向に対向するときに正の値を出力する。   In the present embodiment, since the polarity of the magnetic detection element 17 is inverted with respect to the magnetic detection element 15, a positive value is output when facing the south pole of the magnet rotor 1 in the axial direction.

センサ信号A及びセンサ信号Bに対して2値化処理を施した信号が、2値化信号A及び2値化信号Bである。フィードバック通電切替モードでは、2値化信号Aを基に励磁コイル4の通電を切り替え、2値化信号Bを基に励磁コイル3の通電を切り替える。   Signals obtained by binarizing the sensor signal A and the sensor signal B are the binarized signal A and the binarized signal B. In the feedback energization switching mode, energization of the exciting coil 4 is switched based on the binarized signal A, and energization of the exciting coil 3 is switched based on the binarized signal B.

すなわち、2値化信号Aが正の値を示すとき、励磁コイル4に正方向の電流を流し、負の値を示すとき、励磁コイル4に逆方向の電流を流す。また、2値化信号Bが正の値を示すとき、励磁コイル3に正方向の電流を流し、負の値を示すとき励磁コイル3に逆方向の電流を流す。   That is, when the binarized signal A indicates a positive value, a current in the positive direction is supplied to the exciting coil 4, and when the binary signal A indicates a negative value, a current in the reverse direction is supplied to the exciting coil 4. Further, when the binarized signal B shows a positive value, a current in the positive direction is passed through the exciting coil 3, and when the binary signal B shows a negative value, a current in the reverse direction is sent through the exciting coil 3.

図5は、フィードバック通電切替モードの動作を説明するための概略断面図である。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation in the feedback energization switching mode.

図5(a)は、マグネットロータ1が電気角で135°回転した状態を示している。この状態では、磁気検出素子15,17のセンサ出力は、図4(b)のX1で示した値となり、2値化信号Aは正、2値化信号Bは負の値となる。   FIG. 5A shows a state in which the magnet rotor 1 is rotated by 135 degrees in electrical angle. In this state, the sensor outputs of the magnetic detection elements 15 and 17 are the values indicated by X1 in FIG. 4B, and the binary signal A is positive and the binary signal B is negative.

従って、励磁コイル4には、正方向の電流が流れてA相ヨーク7はN極に磁化し、励磁コイル3には、逆方向の電流が流れてB相ヨーク5はS極に磁化する。このとき、図4(a)のトルク曲線A+B−に対応する時計回り方向のトルクが作用し、マグネットロータ1は、θ方向の回転力を受けて回転する。   Accordingly, a forward current flows through the exciting coil 4 and the A-phase yoke 7 is magnetized to the N pole, and a reverse current flows through the exciting coil 3 and the B-phase yoke 5 is magnetized to the S pole. At this time, the clockwise torque corresponding to the torque curve A + B− in FIG. 4A acts, and the magnet rotor 1 rotates in response to the rotational force in the θ direction.

図5(b)は、マグネットロータ1が電気角で180°回転した状態を示しており、磁気検出素子15は、マグネットロータ1のN極とS極の境界に位置している。このため、電気角180°を境に2値化信号Aは、正の値から負の値に切り替わり、励磁コイル4の通電方向が正方向から逆方向へ切り替わる。この電気角は、図4(a)のトルク曲線A+B−とトルク曲線A−B−との交点の電気角と一致する。   FIG. 5B shows a state in which the magnet rotor 1 is rotated by 180 ° in electrical angle, and the magnetic detection element 15 is located at the boundary between the N pole and the S pole of the magnet rotor 1. For this reason, the binarized signal A is switched from a positive value to a negative value at an electrical angle of 180 °, and the energizing direction of the exciting coil 4 is switched from the positive direction to the reverse direction. This electrical angle coincides with the electrical angle at the intersection of the torque curve A + B− and the torque curve A−B− in FIG.

図5(b′)は、マグネットロータ1が電気角で180°回転し、励磁コイル4の通電方向が切り替わった状態を示している。この状態では、励磁コイル4には、逆方向の電流が流れてA相ヨーク7はS極に磁化し、励磁コイル3には、逆方向の電流が流れてB相ヨーク5はS極に磁化する。このとき、図4(a)のトルク曲線A−B−に対応する時計回り方向のトルクが作用し、マグネットロータ1は、θ方向の回転力を受けて回転する。   FIG. 5B ′ shows a state in which the magnet rotor 1 is rotated by 180 ° in electrical angle and the energizing direction of the exciting coil 4 is switched. In this state, a reverse current flows through the excitation coil 4 and the A-phase yoke 7 is magnetized to the S pole, and a reverse current flows through the excitation coil 3 and the B-phase yoke 5 is magnetized to the S pole. To do. At this time, a clockwise torque corresponding to the torque curve AB in FIG. 4A acts, and the magnet rotor 1 rotates in response to the rotational force in the θ direction.

図5(c)は、マグネットロータ1が電気角で225°回転した状態を示している。この状態では、磁気検出素子15,17のセンサ出力は、図4(b)のX3で示した値を示しており、2値化信号Aは負、2値化信号Bは負の値となる。   FIG. 5C shows a state in which the magnet rotor 1 is rotated by 225 ° in electrical angle. In this state, the sensor outputs of the magnetic detection elements 15 and 17 indicate the value indicated by X3 in FIG. 4B, and the binary signal A is negative and the binary signal B is negative. .

従って、励磁コイル4には、負方向の電流が流れてA相ヨーク7はS極に磁化し、励磁コイル3には、逆方向の電流が流れてB相ヨーク5はS極に磁化する。このとき、図4(a)のトルク曲線A−B−に対応する時計回り方向のトルクが作用し、マグネットロータ1は、θ方向の回転力を受けて回転する。   Therefore, a negative current flows through the exciting coil 4 and the A-phase yoke 7 is magnetized to the S pole, and a reverse current flows through the exciting coil 3 and the B-phase yoke 5 is magnetized to the S pole. At this time, a clockwise torque corresponding to the torque curve AB in FIG. 4A acts, and the magnet rotor 1 rotates in response to the rotational force in the θ direction.

図5(d)は、マグネットロータ1が電気角で270°回転した状態を示しており、磁気検出素子17は、マグネットロータ1のN極とS極の境界に位置している。このため、電気角270°を境に2値化信号Bは負の値から正の値に切り替わり、励磁コイル3の通電方向が逆方向から正方向へ切り替わる。この電気角は、図4(a)のトルク曲線A−B−とトルク曲線A−B+との交点の電気角と一致する。   FIG. 5D shows a state where the magnet rotor 1 is rotated by 270 ° in electrical angle, and the magnetic detection element 17 is located at the boundary between the N pole and the S pole of the magnet rotor 1. For this reason, the binarized signal B is switched from a negative value to a positive value at the electrical angle of 270 °, and the energization direction of the exciting coil 3 is switched from the reverse direction to the positive direction. This electrical angle coincides with the electrical angle at the intersection of the torque curve AB- and the torque curve AB + in FIG.

図5(d′)は、マグネットロータ1が電気角で270°回転し、励磁コイル3の通電方向が切り換わった状態を示している。励磁コイル3には、正方向の電流が流れてB相ヨーク5はN極に磁化し、励磁コイル4には、逆方向の電流が流れてA相ヨーク7はS極に磁化する。このとき、図4(a)のトルク曲線A−B+に対応する時計回り方向のトルクが作用し、マグネットロータ1は、θ方向の回転力を受けて回転する。   FIG. 5D ′ shows a state in which the magnet rotor 1 is rotated by 270 ° in electrical angle and the energizing direction of the exciting coil 3 is switched. A forward current flows through the exciting coil 3 and the B-phase yoke 5 is magnetized to the N pole, and a reverse current flows through the exciting coil 4 and the A-phase yoke 7 is magnetized to the S pole. At this time, clockwise torque corresponding to the torque curve AB in FIG. 4A acts, and the magnet rotor 1 rotates in response to the rotational force in the θ direction.

以上の動作を繰り返すことで、マグネットロータ1を連続的に回転させることが可能となる。なお、2値化信号Aまたは2値化信号Bの正負を反転させれば、逆回転も可能である。   By repeating the above operation, the magnet rotor 1 can be continuously rotated. Note that reverse rotation is also possible by reversing the sign of the binarized signal A or the binarized signal B.

フィードバック通電切替モードでは、駆動パルス数と回転方向を入力することで、マグネットロータ1を所望の角度だけ回転させることが可能である。また、励磁コイル3,4に流す電流を制御することで、各ヨーク5,7の磁極歯とマグネットロータ1の磁極との間の磁力を変化させてマグネットロータ1を所望の速度で回転させることができる。   In the feedback energization switching mode, the magnet rotor 1 can be rotated by a desired angle by inputting the number of drive pulses and the rotation direction. Further, by controlling the current flowing through the exciting coils 3 and 4, the magnetic rotor 1 is rotated at a desired speed by changing the magnetic force between the magnetic pole teeth of the yokes 5 and 7 and the magnetic pole of the magnet rotor 1. Can do.

また、フィードバック通電切替モードでは、各トルク曲線の交点と一致する電気角において通電を切り換えているため、モータから得られるトルクを最大にすることができる(図4((a)のトルク曲線T)。更に、フィードバック通電切替モードでは、マグネットロータ1の位置を検出しながら通電を切り替えるため、非フィードバック通電切替モードのように脱調を起こすことがなく、高速・高効率で駆動することが可能となる。   In the feedback energization switching mode, energization is switched at an electrical angle that coincides with the intersection of each torque curve, so that the torque obtained from the motor can be maximized (torque curve T in FIG. 4A). Further, in the feedback energization switching mode, the energization is switched while detecting the position of the magnet rotor 1, so that the step-out does not occur unlike the non-feedback energization switching mode, and it can be driven at high speed and high efficiency. Become.

以上説明したように、本実施形態では、B相蓋部材12に磁性軸部材14を円周方向に略等間隔で複数配置し、複数の磁性軸部材14の一方の端部をマグネットロータ1の端面1aに対向させ、他方の端部をB相蓋部材12の外部に露出させている。そして、複数の磁性部材14のうち、一部の磁性軸部材14a,14bのB相蓋部材12の外部に露出する側の端面に、それぞれ磁気検出素子15及び磁気検出素子17を配置している。   As described above, in the present embodiment, a plurality of magnetic shaft members 14 are arranged on the B-phase lid member 12 at substantially equal intervals in the circumferential direction, and one end of the plurality of magnetic shaft members 14 is connected to the magnet rotor 1. The other end is exposed to the outside of the B-phase lid member 12 so as to face the end surface 1a. And the magnetic detection element 15 and the magnetic detection element 17 are arrange | positioned at the end surface of the side exposed to the exterior of the B phase cover member 12 of some magnetic shaft members 14a and 14b among the some magnetic members 14, respectively. .

これにより、従来のように、マグネットロータ1とは別の検出用ロータをモータ軸上に配置する必要がなくなり、この結果、ステッピングモータの小型化及び低コスト化を図ることができる。   As a result, it is not necessary to dispose a detection rotor different from the magnet rotor 1 on the motor shaft as in the prior art. As a result, the stepping motor can be reduced in size and cost.

また、磁性軸部材14a,14bのマグネットロータ1側を向く端面をマグネットロータ1の端面1aに近接配置することで、クローポール型ステッピングモータであっても、容易にマグネットロータ1の磁極位置の検出精度を高めることができる。   Further, by arranging the end surfaces of the magnetic shaft members 14a and 14b facing the magnet rotor 1 close to the end surface 1a of the magnet rotor 1, the magnetic pole position of the magnet rotor 1 can be easily detected even with a claw pole type stepping motor. Accuracy can be increased.

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   The configuration of the present invention is not limited to that exemplified in the above embodiment, and the material, shape, dimensions, form, number, arrangement location, and the like can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention. It is.

例えば、図6に示すように、磁気検出素子15の磁性軸部材14の反対側の面に磁性材料で形成されたバックヨーク18が配置してもよい。   For example, as shown in FIG. 6, a back yoke 18 made of a magnetic material may be disposed on the opposite surface of the magnetic shaft member 14 of the magnetic detection element 15.

このようにすると、バックヨーク18の作用により磁気検出回路のパーミアンスが向上し、より高精度にマグネットロータ1の磁極位置を検出することが可能となる。   In this way, the permeance of the magnetic detection circuit is improved by the action of the back yoke 18, and the magnetic pole position of the magnet rotor 1 can be detected with higher accuracy.

1 マグネットロータ
3,4 励磁コイル
5,6,7,8 ヨーク
14 磁性軸部材
15,17 磁気検出素子
18 バックヨーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnet rotor 3, 4 Excitation coil 5, 6, 7, 8 Yoke 14 Magnetic shaft member 15, 17 Magnetic detection element 18 Back yoke

Claims (5)

円周方向に複数の磁極が形成されるロータと、
非磁性材料で形成され、記ロータに軸方向の端面を覆う蓋部材と、
磁気検出素子と、
一方の端部が前記ロータに軸方向の端面に対向し、他方の端部に前記磁気検出素子が配置されるように、前記蓋部材に支持される性軸部材と、を備え
前記磁性軸部材は、前記ロータ軸の周囲に円周方向に等間隔で複数配置されており、
複数の前記磁性軸部材のうち、一部の磁性軸部材の前記他方の端部に前記磁気検出素子が配置されていることを特徴とするモータ。
A rotor having a plurality of magnetic poles formed in a circumferential direction;
Formed of a non-magnetic material, and a lid member for covering the axial end face of the front SL rotor,
A magnetic sensing element;
One end faces the axial end face of the rotor, so that the other end portion in the magnetic detection element is arranged, and a magnetic property shaft member supported on said lid member,
A plurality of the magnetic shaft members are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the rotor shaft,
Among the plurality of magnetic shaft member, a motor, wherein that you have the magnetic detection element to the other end of the part of the magnetic shaft member is disposed.
前記ロータは、ロータ軸を有し、
前記蓋部材に取り付けられ、前記ロータ軸を回転可能に支持する支持部材を備えていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
The rotor has a rotor shaft;
Attached to said cover member, a motor according to claim 1, characterized that you have a support member for rotatably supporting the rotor shaft.
前記磁性軸部材は、前記ロータに形成される磁極の境界位置またはピーク位置に一致した位置に対向してそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ。 It said magnetic axis member, the motor according to claim 1 or 2, characterized in Tei Rukoto respectively arranged to face the matched positions the boundary position or peak position location of magnetic poles formed on the rotor. 前記磁気検出素子の前記磁性軸部材の反対側の面に、磁性材料で形成されたバックヨークを配置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のモータ。   4. The motor according to claim 1, wherein a back yoke made of a magnetic material is disposed on a surface opposite to the magnetic shaft member of the magnetic detection element. 5. 前記磁性軸部材の数が、前記ロータの磁極数の整数倍であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のモータ。   5. The motor according to claim 1, wherein the number of the magnetic shaft members is an integral multiple of the number of magnetic poles of the rotor.
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