JPS5953503B2 - 回転検出装置 - Google Patents
回転検出装置Info
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- JPS5953503B2 JPS5953503B2 JP53091057A JP9105778A JPS5953503B2 JP S5953503 B2 JPS5953503 B2 JP S5953503B2 JP 53091057 A JP53091057 A JP 53091057A JP 9105778 A JP9105778 A JP 9105778A JP S5953503 B2 JPS5953503 B2 JP S5953503B2
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- magnetic
- field
- rotation
- speed signal
- rotor
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/14—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with speed sensing devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Linear Or Angular Velocity Measurement And Their Indicating Devices (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、モータの回転角度や回転数を検出する回転
検出装置に関し、特に磁束や磁気抵抗(リラクタンス)
の変化を利用した磁気式回転検出装置の改良に関するも
のである。
検出装置に関し、特に磁束や磁気抵抗(リラクタンス)
の変化を利用した磁気式回転検出装置の改良に関するも
のである。
一般に、自制式同期モータとして良く知られているサイ
リスタモータやトランジスタモータは、サイリスタやト
ランジスタ等の通電制御に必要な位置検出や速度制御に
必要な速度検出のために回転検出装置を必要とする。
リスタモータやトランジスタモータは、サイリスタやト
ランジスタ等の通電制御に必要な位置検出や速度制御に
必要な速度検出のために回転検出装置を必要とする。
第1図は従来から良く知られている自制式3相同期モー
タの基本構成図である。
タの基本構成図である。
第1図において、101は3相電機子巻線を持つ同期モ
ータ、102は位置検出器、103は速度検出器、10
4は同期モータ101への給電位相制御を行なう3相ブ
リツジインバータ、105は同期モータ101への給電
電流制御を行なうことができる可変電流源、106は電
流制御回路、107は速度制御回路、108は位相制御
回路、109は電流検出器である。速度制御回路107
では、速度検出器103からの速度信号VFと別途外部
から与えられる速度基準信号V5との偏差である電流基
準信号1sを得る。
ータ、102は位置検出器、103は速度検出器、10
4は同期モータ101への給電位相制御を行なう3相ブ
リツジインバータ、105は同期モータ101への給電
電流制御を行なうことができる可変電流源、106は電
流制御回路、107は速度制御回路、108は位相制御
回路、109は電流検出器である。速度制御回路107
では、速度検出器103からの速度信号VFと別途外部
から与えられる速度基準信号V5との偏差である電流基
準信号1sを得る。
電流制御回路106は電流検出器109にて得られる検
出電流hと電流基準信号15との電流偏差信号12を得
る。この電流偏差信号1zにより可変電流源105はそ
の出力電流即ち検出電流1Fが電流基準信号1sに一致
する様に制御する。なお、この給電電流制御の方法は、
インバータへの直流入力電流を制御しているものであつ
て同即モータ101への給電電流そのものを制御してい
ないが、後述のインバータ104の給電位相制御との関
係でモータ電流を制御していることになる。ところで、
速度検出器103としては、タコジエネ、パルスエンコ
ーダを用いることが多く、ある程度速度制御精度を要求
されるもめにはタコジニネ、速度制御精度があまり必要
でないものは簡易なパルスエンコーダ式のものが使われ
る。なおパルスエンコーダ式のものは、モータの1回転
あたりのパルス数を多くすれば速度制御精度を良好にで
きることはいうまでもない。他方、位相制御回路108
は、位置検出器102からの位置信号θ1に応じてイン
バータ104の各スイツチ201〜206の通電位相を
制御する通電位相信号S2Ol〜S2O6を得る。
出電流hと電流基準信号15との電流偏差信号12を得
る。この電流偏差信号1zにより可変電流源105はそ
の出力電流即ち検出電流1Fが電流基準信号1sに一致
する様に制御する。なお、この給電電流制御の方法は、
インバータへの直流入力電流を制御しているものであつ
て同即モータ101への給電電流そのものを制御してい
ないが、後述のインバータ104の給電位相制御との関
係でモータ電流を制御していることになる。ところで、
速度検出器103としては、タコジエネ、パルスエンコ
ーダを用いることが多く、ある程度速度制御精度を要求
されるもめにはタコジニネ、速度制御精度があまり必要
でないものは簡易なパルスエンコーダ式のものが使われ
る。なおパルスエンコーダ式のものは、モータの1回転
あたりのパルス数を多くすれば速度制御精度を良好にで
きることはいうまでもない。他方、位相制御回路108
は、位置検出器102からの位置信号θ1に応じてイン
バータ104の各スイツチ201〜206の通電位相を
制御する通電位相信号S2Ol〜S2O6を得る。
この通電位相信号S2Ol〜S2O6は同期モータ10
1の速度起電力との位相関係で決定され、正逆転あるい
は力行・回生運転に応じてかえる場合がある。なお、ス
イツチ201〜206はトランジスタあるいはサイリス
タなどの半導体素子を用いる。そして、一般には、イン
バータの各スイツチのくり返し周期あたりの通電周期は
l/3周期のものが多く、120゜通電形と言われ、こ
の場合インバータ直流入力電流を制御することが、その
ままモータ電流を制御することに相当している。
1の速度起電力との位相関係で決定され、正逆転あるい
は力行・回生運転に応じてかえる場合がある。なお、ス
イツチ201〜206はトランジスタあるいはサイリス
タなどの半導体素子を用いる。そして、一般には、イン
バータの各スイツチのくり返し周期あたりの通電周期は
l/3周期のものが多く、120゜通電形と言われ、こ
の場合インバータ直流入力電流を制御することが、その
ままモータ電流を制御することに相当している。
位置検出器102としては、近接スイツチ式のものやパ
ルスエンコーダなどによるものが多い。
ルスエンコーダなどによるものが多い。
ところで、前記速度検出器]03や位置検出器102な
どの回転検出装置には、光電式、磁気式などがあり、原
理構造上光源、起磁力源あるいは波形整形などの信号変
換回路を持つので小形化するには外形寸法にも制約がで
きる。そのため、モータに取り付けられる前記回転検出
装置や位置検出装置は特に小形モータの場合、回転力発
生機構を含めたモータ寸法を大形化する欠点があつた。
本発明は上記欠点に鑑みてなされたものであり、モータ
界磁を起磁力源とするとともに、位置検出および速度検
出を一体化することにより回転検出装置の小形化をはか
り、しかも回転検出装置を含めたモータの小形化をはか
り、さらにまた、加工や組立が容易な回転検出装置を提
供するものである。以下、本発明の基本的構成を第2図
ないし第7図によつて詳細に説明する。
どの回転検出装置には、光電式、磁気式などがあり、原
理構造上光源、起磁力源あるいは波形整形などの信号変
換回路を持つので小形化するには外形寸法にも制約がで
きる。そのため、モータに取り付けられる前記回転検出
装置や位置検出装置は特に小形モータの場合、回転力発
生機構を含めたモータ寸法を大形化する欠点があつた。
本発明は上記欠点に鑑みてなされたものであり、モータ
界磁を起磁力源とするとともに、位置検出および速度検
出を一体化することにより回転検出装置の小形化をはか
り、しかも回転検出装置を含めたモータの小形化をはか
り、さらにまた、加工や組立が容易な回転検出装置を提
供するものである。以下、本発明の基本的構成を第2図
ないし第7図によつて詳細に説明する。
この発明の基本的構成を説明するためのデイスク形モー
タを第2図a−cに示す。
タを第2図a−cに示す。
第2図aは軸方向断面図であつて、第2図において、1
はロータ軸、2はロータ、3はロータ2に固定された界
磁磁石、4はステータ、5は軸受、6は電機子コイル、
7は磁気感知素子であり、非磁性材をもつて図の位置に
配置される。8は界磁磁石3にきざまれたスロツト、9
は界磁磁束の通路であるギヤツプである。
はロータ軸、2はロータ、3はロータ2に固定された界
磁磁石、4はステータ、5は軸受、6は電機子コイル、
7は磁気感知素子であり、非磁性材をもつて図の位置に
配置される。8は界磁磁石3にきざまれたスロツト、9
は界磁磁束の通路であるギヤツプである。
なお、このモータは3相8極同期モータである。界磁磁
石3は、第2図bに示すように、機械角45゜おきにN
S極に着磁されており、電機子コイ門ル6に対向するギ
ヤツプ9面に面する部分の端部に機械加工によつて凹凸
がつけられた所の凹部にあたるスロツト8がきざまれて
いる。
石3は、第2図bに示すように、機械角45゜おきにN
S極に着磁されており、電機子コイ門ル6に対向するギ
ヤツプ9面に面する部分の端部に機械加工によつて凹凸
がつけられた所の凹部にあたるスロツト8がきざまれて
いる。
これはロータ2の速度信号ピツチ形成手段である。まず
、この界磁磁石端部に凹部を設ける形で形フ成されたス
ロツト8について説明する。
、この界磁磁石端部に凹部を設ける形で形フ成されたス
ロツト8について説明する。
このスロツトの寸法は第2図bに示すように半径方向の
スロツト巾W、円周方向のスロツト巾R、スロツトピツ
チλとする。この場合、円周方向スロツト巾Rは機械角
7.5゜、スロツトピツチλは機械角15である。また
、ギヤツプ9についてスロツトのない部分の界磁磁石3
から電機子コイル6のギヤツプに対向する面までのギヤ
ツプ長をG。、スロツト部分の界磁磁石3から電機子コ
イルのギヤツプに対向する面までのギヤツプ長をg1と
する。モータの駆動に寄与する界磁の分布は均一なギヤ
ツプ長GOである主ギヤツプGMにより定められる成分
と、界磁磁石端面部で円周方向にスロツト8を持ち、ギ
ヤツプ長が夫々GOとg1である検出ギヤツプG5によ
る成分とに分類される。これらギヤツプGM,g5の回
転方向についての機械角分布を第3図A,cに示す。こ
れらギヤツプの微小単位面積あたりの磁気パーミアンス
の分布についてみると主ギヤツプGMによる磁気パーミ
アンスPMの分布は第3図bとなり、検出ギヤツプG5
による磁気パーミアンスPsの分布は第3図dのように
なる。こ・で界磁3から与えられる起磁力分布は磁極毎
にほぼ方形的な分布をしているものとする。主ギヤツプ
GM中の磁束密度BMはほぼ定値を保ち円周方向に進む
につれて極性が交互に反転する。検出ギヤツプG5部分
の磁束密度B5は、スロツト8の影響を受けるので、第
3図fに示すように円周方向の位置の変化に応じて脈動
する。第2図Cの磁気感知素子7は、検出ギヤツプG5
の磁束密度B5を感知するよう検出ギヤツプG5内のス
テータ4に取りつけられている。磁気感知素子7は、例
えば、ホール素子、磁気抵抗効果素子である。これらか
ら、磁束密度に応じた電圧、電流やインピーダンスの変
化などの電気信号出力を得ることができる。こ・に、磁
気感知素子7は検出ギヤツプGsの磁束密度B5を感知
するわけであるが、ロータ2の回転とともに、前記回転
方向に磁束密度の疎密あるいは界磁3による極性の異な
る極性を持つ検出ギヤツプG5の磁気密度B5を感知す
るわけである。なお、磁気感知素子7の回転方向の取付
位置は、前記従来例の位相制御回路の構成、位相制御の
方式モータの極数、相数などに応じて配置すれば良いの
で詳細説明は省略する。
スロツト巾W、円周方向のスロツト巾R、スロツトピツ
チλとする。この場合、円周方向スロツト巾Rは機械角
7.5゜、スロツトピツチλは機械角15である。また
、ギヤツプ9についてスロツトのない部分の界磁磁石3
から電機子コイル6のギヤツプに対向する面までのギヤ
ツプ長をG。、スロツト部分の界磁磁石3から電機子コ
イルのギヤツプに対向する面までのギヤツプ長をg1と
する。モータの駆動に寄与する界磁の分布は均一なギヤ
ツプ長GOである主ギヤツプGMにより定められる成分
と、界磁磁石端面部で円周方向にスロツト8を持ち、ギ
ヤツプ長が夫々GOとg1である検出ギヤツプG5によ
る成分とに分類される。これらギヤツプGM,g5の回
転方向についての機械角分布を第3図A,cに示す。こ
れらギヤツプの微小単位面積あたりの磁気パーミアンス
の分布についてみると主ギヤツプGMによる磁気パーミ
アンスPMの分布は第3図bとなり、検出ギヤツプG5
による磁気パーミアンスPsの分布は第3図dのように
なる。こ・で界磁3から与えられる起磁力分布は磁極毎
にほぼ方形的な分布をしているものとする。主ギヤツプ
GM中の磁束密度BMはほぼ定値を保ち円周方向に進む
につれて極性が交互に反転する。検出ギヤツプG5部分
の磁束密度B5は、スロツト8の影響を受けるので、第
3図fに示すように円周方向の位置の変化に応じて脈動
する。第2図Cの磁気感知素子7は、検出ギヤツプG5
の磁束密度B5を感知するよう検出ギヤツプG5内のス
テータ4に取りつけられている。磁気感知素子7は、例
えば、ホール素子、磁気抵抗効果素子である。これらか
ら、磁束密度に応じた電圧、電流やインピーダンスの変
化などの電気信号出力を得ることができる。こ・に、磁
気感知素子7は検出ギヤツプGsの磁束密度B5を感知
するわけであるが、ロータ2の回転とともに、前記回転
方向に磁束密度の疎密あるいは界磁3による極性の異な
る極性を持つ検出ギヤツプG5の磁気密度B5を感知す
るわけである。なお、磁気感知素子7の回転方向の取付
位置は、前記従来例の位相制御回路の構成、位相制御の
方式モータの極数、相数などに応じて配置すれば良いの
で詳細説明は省略する。
さらにまた、磁気感知素子7の磁束を検出する部分の面
積は、前述のように、微少面積であり、例えば円周方向
のスロツト巾Rと半径方向のスロツト巾Wより小さいこ
とが望ましい。次に、磁気感知素子7からの信号を、前
記従来の実施例における位相制御回路、速度信号に変換
する方法について説明する。
積は、前述のように、微少面積であり、例えば円周方向
のスロツト巾Rと半径方向のスロツト巾Wより小さいこ
とが望ましい。次に、磁気感知素子7からの信号を、前
記従来の実施例における位相制御回路、速度信号に変換
する方法について説明する。
磁束密度を検知する磁気感知素子7は、得られる検知信
号が微小なので、増幅、波形整形などを行なう信号変換
回路を用いる。
号が微小なので、増幅、波形整形などを行なう信号変換
回路を用いる。
第4図は前記位相制御回路および信号変換回路の例を示
している。図において、比較器301.絶対値回路30
0、比較器302、フイルタ305は信号変換回路を構
成し、インバータ303、NANDゲート30ノ4は位
相制御回路を構成している。第5図は、第4図の動作説
明図である。βSu,β8V,β9Wはそれぞれ前記第
2図の磁気感知素子7がロータ2の回転に伴つて感知す
る磁束密度を示す。こ・で磁気感知素子7は前記の感知
磁束密度に比例する検.出電圧を得ることができるもの
とすると比較器301は検出電圧の正負判別を行なうの
で、それぞれ第5図bのθU,θV,θッなる基本波信
号を得る。この基本波信号から、位相制御回路は、第5
図のS2Ol〜206に示す通電位相信号を得ている。
他1方、絶対値回路300は、磁気感知素子7の検出電
圧を絶対値に変換し、フイルタ305とレベル判別を行
なう比較器302を通り、第5図dに示すように、モー
タの回転に比例する周波数のパルス列信号VFが得られ
る。そして、この出力をさ,らにフイルタにてアナログ
変換すれば、アナログ量の速度信号VFも取り出せる。
また、前述のように1回転あたりのスロツトの数を多く
すれば、速度検出精度を上げることができる。以上、こ
のデイスク形モータの場合、回転検出フ装置がモータ本
体部分に取り付けられるので、別途回転検出装置を外部
に取付ける必要がないので、モータの小形化を図れる。
している。図において、比較器301.絶対値回路30
0、比較器302、フイルタ305は信号変換回路を構
成し、インバータ303、NANDゲート30ノ4は位
相制御回路を構成している。第5図は、第4図の動作説
明図である。βSu,β8V,β9Wはそれぞれ前記第
2図の磁気感知素子7がロータ2の回転に伴つて感知す
る磁束密度を示す。こ・で磁気感知素子7は前記の感知
磁束密度に比例する検.出電圧を得ることができるもの
とすると比較器301は検出電圧の正負判別を行なうの
で、それぞれ第5図bのθU,θV,θッなる基本波信
号を得る。この基本波信号から、位相制御回路は、第5
図のS2Ol〜206に示す通電位相信号を得ている。
他1方、絶対値回路300は、磁気感知素子7の検出電
圧を絶対値に変換し、フイルタ305とレベル判別を行
なう比較器302を通り、第5図dに示すように、モー
タの回転に比例する周波数のパルス列信号VFが得られ
る。そして、この出力をさ,らにフイルタにてアナログ
変換すれば、アナログ量の速度信号VFも取り出せる。
また、前述のように1回転あたりのスロツトの数を多く
すれば、速度検出精度を上げることができる。以上、こ
のデイスク形モータの場合、回転検出フ装置がモータ本
体部分に取り付けられるので、別途回転検出装置を外部
に取付ける必要がないので、モータの小形化を図れる。
特に、界磁による起磁力源を利用するのでモータ構造や
寸法が大きくなることもない。夕 また、界磁の1極あ
たりの磁束について考えると主ギヤツプは均一で、検出
ギヤツプも極あたりの磁気パーミアンスが均一であるの
で、磁束の不平衡によるトルク不平衡等の問題は少ない
。
寸法が大きくなることもない。夕 また、界磁の1極あ
たりの磁束について考えると主ギヤツプは均一で、検出
ギヤツプも極あたりの磁気パーミアンスが均一であるの
で、磁束の不平衡によるトルク不平衡等の問題は少ない
。
なお、スロツトは方形状スロツトであつたが、波フ状、
三角状でも良く、検出ギヤツプ部分での磁気パーミアン
スが円周方向に周期的に変動するように分布すればよい
。この回転検出装置の原理は、多相多極の同期モータに
適用できるものであつて、さらにデイスク形だけでなく
、リニアモータにも適用が可能である。
三角状でも良く、検出ギヤツプ部分での磁気パーミアン
スが円周方向に周期的に変動するように分布すればよい
。この回転検出装置の原理は、多相多極の同期モータに
適用できるものであつて、さらにデイスク形だけでなく
、リニアモータにも適用が可能である。
なお、界磁が鉄心と界磁コイルとによつて与えられるモ
ータにおいては界磁磁束の通る通路に前記検出ギヤツプ
を設け、同様の作用効果を得ることができる。第2図の
デイスタ形モータにあつては磁石の端面に機械的な凹凸
を設けて磁気感応素子を通る磁束に疎密を設けたが、こ
れを磁気的に作ることも出来る。
ータにおいては界磁磁束の通る通路に前記検出ギヤツプ
を設け、同様の作用効果を得ることができる。第2図の
デイスタ形モータにあつては磁石の端面に機械的な凹凸
を設けて磁気感応素子を通る磁束に疎密を設けたが、こ
れを磁気的に作ることも出来る。
つまり磁石の着磁時点で着磁装置のヨータにおいて磁石
端面にあたる部分に凹凸を設け、凹部ではヨークが磁石
に接触しない形でおかれるので、この部分では着磁磁束
密度を下げることが出来る。つまり磁気的に凹凸を磁石
に付加し得たことになる。第6図は、第2図ないし第5
図で説明したこの発明の基本的構成において、他に考え
られる速度信号ピツチ形成手段を示すデイスク形モータ
である。
端面にあたる部分に凹凸を設け、凹部ではヨークが磁石
に接触しない形でおかれるので、この部分では着磁磁束
密度を下げることが出来る。つまり磁気的に凹凸を磁石
に付加し得たことになる。第6図は、第2図ないし第5
図で説明したこの発明の基本的構成において、他に考え
られる速度信号ピツチ形成手段を示すデイスク形モータ
である。
第6図aは軸方向断面図、第6図bは第6図a(7)B
−B線断面図、第6図Cは第6図a(7)CC線断面図
である。前記第1の実施例の場合と異なるのは速度信号
ピツチ形成手段である所のスロツト8を界磁3にきざみ
こむのをやめて、軟磁性材料を付加して作り、スロツト
8を持つ歯形10を、界磁3に接着機などではりつけて
いる。この場合も、回転方向の検出ギヤツプG8の磁気
パーミアンスは周期的に変動するような分布を持ち、前
記第1の実施例の場合と同様の原理作用を生じる。さら
に界磁3にスロツトを設ける場合には、加工が比較的困
難な場合が多いが、第6図では別途歯形10を製作して
、ロータ2に貼りつけることができるので、組立や加工
が簡単になる。また第6図中、軟磁性材は凹凸を設ける
べく機械加工を行つたが、これをプラスチツタ材などの
非磁性材料をもつてリング状に磁石3の外周に取付け、
この非磁性材の上に、第6図の凸部にあたる部分に磁性
材を多数固定する様にしても良い。つまり非磁性材の中
に速度信号ピツチ形成手段として必要な凸部に対応する
棒状の磁性材を円周方向に並べた形のものである。この
磁性材の形状は単に棒状でなく、半円形のものでも歯車
の歯状のもので・も良いが、磁石の端面から至近距離を
もつておかれ、速度信号ピツチに応じて複数が並べられ
る形で非磁性材の表面におかれるがうめ込まれる形に配
置されれば良い。第7図は前記の第2図のデイスク形モ
ータにおいて、磁気感知素子が磁石の端部に設けられた
凹凸部と対向するエアギャップを小さくするべく素子に
磁性台座を設けた例である。
−B線断面図、第6図Cは第6図a(7)CC線断面図
である。前記第1の実施例の場合と異なるのは速度信号
ピツチ形成手段である所のスロツト8を界磁3にきざみ
こむのをやめて、軟磁性材料を付加して作り、スロツト
8を持つ歯形10を、界磁3に接着機などではりつけて
いる。この場合も、回転方向の検出ギヤツプG8の磁気
パーミアンスは周期的に変動するような分布を持ち、前
記第1の実施例の場合と同様の原理作用を生じる。さら
に界磁3にスロツトを設ける場合には、加工が比較的困
難な場合が多いが、第6図では別途歯形10を製作して
、ロータ2に貼りつけることができるので、組立や加工
が簡単になる。また第6図中、軟磁性材は凹凸を設ける
べく機械加工を行つたが、これをプラスチツタ材などの
非磁性材料をもつてリング状に磁石3の外周に取付け、
この非磁性材の上に、第6図の凸部にあたる部分に磁性
材を多数固定する様にしても良い。つまり非磁性材の中
に速度信号ピツチ形成手段として必要な凸部に対応する
棒状の磁性材を円周方向に並べた形のものである。この
磁性材の形状は単に棒状でなく、半円形のものでも歯車
の歯状のもので・も良いが、磁石の端面から至近距離を
もつておかれ、速度信号ピツチに応じて複数が並べられ
る形で非磁性材の表面におかれるがうめ込まれる形に配
置されれば良い。第7図は前記の第2図のデイスク形モ
ータにおいて、磁気感知素子が磁石の端部に設けられた
凹凸部と対向するエアギャップを小さくするべく素子に
磁性台座を設けた例である。
この結果台座を設けない場合に比して素子の感度が向上
する。特に速度信号を取出すための交流分信号レベルを
高めることが出米る。なお第1の実施例において凹凸は
磁石の電機子コイルと対向する面の全面にわたつて半径
方向に設けても良い。このようにする′と磁気感知素子
の取出す信号にはほとんど変わりはないが、モータの駆
動に寄与する界磁磁束に凹凸に応じた疎密が発生する。
しかし電機子コイルは磁石に対して平面的に分布して置
かれるときはこの凹凸がほとんどトルクリツプルとはな
らず平滑化されるものである。第8図は本発明の一実施
例にかかる回転検出装置を示すもので、第8図では磁気
感知素子7を通る磁束の磁路を構成する上で必要な部分
のみを取出して示したものである。
する。特に速度信号を取出すための交流分信号レベルを
高めることが出米る。なお第1の実施例において凹凸は
磁石の電機子コイルと対向する面の全面にわたつて半径
方向に設けても良い。このようにする′と磁気感知素子
の取出す信号にはほとんど変わりはないが、モータの駆
動に寄与する界磁磁束に凹凸に応じた疎密が発生する。
しかし電機子コイルは磁石に対して平面的に分布して置
かれるときはこの凹凸がほとんどトルクリツプルとはな
らず平滑化されるものである。第8図は本発明の一実施
例にかかる回転検出装置を示すもので、第8図では磁気
感知素子7を通る磁束の磁路を構成する上で必要な部分
のみを取出して示したものである。
2はロータの円板であ・つて、その外周に凹凸を刻む。
これが速度信号ピツチ形成手段である。界磁磁石3は図
の様に8極着磁を行うものとすれば、この極の切換り点
毎に円板2外周の凹凸の位相を反転する。つまり機械角
で同方向に歩進してN極部分の外周の凸部はS極部分の
外周の凹部が対応するものとする。磁気感知素子7を今
3個用意して、第2図と同様の3相モータを構成するな
らば、これら磁気感知素子7は120゜毎におくが、こ
れを第8図bに示すような台座401〜403上に置く
ものとする。ここで、上記磁気感知素子7はN相モータ
の場合にはN個用意し、それぞれ360゜/N毎に設置
する。磁気感知素子7を囲む形で台座401がコの字の
形に折りまげられて、磁気感知素子表面と同一の平面を
もつが、この面は円板2外周の波形のピツチPと等しい
ピツチを持つものとする。さらに台座401は界磁磁石
3の下へ伸びる舌部をもつ。この台座が今、第8図aに
おいて台座401が図示の位置にあるときは、第8図C
に示すような磁路が形成され磁束が通る。即ち界磁磁石
3のN極から台座の舌部へ入り、コの字形の部分から、
それに対向する円板2の外周の凸部を経て界磁磁石3の
S極へもどる磁路が出来る。この時磁気感知素子7を通
る磁束量は台座のコの字形部分のそれに比較して少ない
。次に円板2が1/2の歯形ピツチ分だけ回転し、磁気
感知素子7の上に円板2の凸部が対向する位置に来ると
、台座のコの字形部分の磁束量は減少し、素子の部分の
磁束量は増大する。かくして円板2の回転に伴つて磁気
感知素子7の出力レベルが増減し、この交流成分はロー
タの回転速度に比例する周波数を持つことになる。N極
とS極とで円板外周の波形の位相を反転させたのは3つ
の素子の出力を単純加算することによつて回転速度成分
のみを簡易に取出すために考1慮をしたものであり、そ
の説明図が第9図、第10図である。
の様に8極着磁を行うものとすれば、この極の切換り点
毎に円板2外周の凹凸の位相を反転する。つまり機械角
で同方向に歩進してN極部分の外周の凸部はS極部分の
外周の凹部が対応するものとする。磁気感知素子7を今
3個用意して、第2図と同様の3相モータを構成するな
らば、これら磁気感知素子7は120゜毎におくが、こ
れを第8図bに示すような台座401〜403上に置く
ものとする。ここで、上記磁気感知素子7はN相モータ
の場合にはN個用意し、それぞれ360゜/N毎に設置
する。磁気感知素子7を囲む形で台座401がコの字の
形に折りまげられて、磁気感知素子表面と同一の平面を
もつが、この面は円板2外周の波形のピツチPと等しい
ピツチを持つものとする。さらに台座401は界磁磁石
3の下へ伸びる舌部をもつ。この台座が今、第8図aに
おいて台座401が図示の位置にあるときは、第8図C
に示すような磁路が形成され磁束が通る。即ち界磁磁石
3のN極から台座の舌部へ入り、コの字形の部分から、
それに対向する円板2の外周の凸部を経て界磁磁石3の
S極へもどる磁路が出来る。この時磁気感知素子7を通
る磁束量は台座のコの字形部分のそれに比較して少ない
。次に円板2が1/2の歯形ピツチ分だけ回転し、磁気
感知素子7の上に円板2の凸部が対向する位置に来ると
、台座のコの字形部分の磁束量は減少し、素子の部分の
磁束量は増大する。かくして円板2の回転に伴つて磁気
感知素子7の出力レベルが増減し、この交流成分はロー
タの回転速度に比例する周波数を持つことになる。N極
とS極とで円板外周の波形の位相を反転させたのは3つ
の素子の出力を単純加算することによつて回転速度成分
のみを簡易に取出すために考1慮をしたものであり、そ
の説明図が第9図、第10図である。
今磁気感知素子をホール素子とし71,72,73とす
ればこれらの出力を差動的に取出すにあたり同極性側同
志を値の等しい抵抗でそれぞれ加算し、それを増巾器7
4にて増巾す,る。第10図A,b,cにはホール素子
71,72,73の出力を示すが、円板外周の歯形成分
を除いた基本成分つまり界磁磁束による磁束を検知した
出力は、ほぼ正弦波状になるものとし、この信号の上に
円板外周の凹凸による成分が重畳され:るものとする。
その凹凸の絶対数は円板一周で3の倍数であることが必
要でありこの実施例では24である。第10図dには第
10図a−cの各信号を加算した結果を示し、増巾器7
4の出力になる。N極の凸部は出力を正方向に、又S極
の凹部:は出力を同じく正方向に持ち上げるので゛第1
0図A,b,cの信号を加算すると界磁による基本成分
は徐去されて円板外周の凹凸分、つまり回転速度成分が
残り取出される。なお第9図に示すようにしなくとも一
つの素子の出力をフイルタに通.し、基本成分の除去を
行つて速度信号を取出しても良いことはいうまでもない
。なお位置信号は各素子の出力の正負判別により行えば
良い。かくして第8図の構成でも界磁の起磁力をもつて
位置と回転速度の信号双方を取出すことが出来る。第1
1図は第8図の構成をさらに改良したもので、第8図に
おける円板外周の凹凸は円板端部でステータ側へ曲げ込
まれて形成されている。さらに台座401はステータ4
の中へ型として組込まれ、舌部404、およびコの字形
の部分405がステータ4の一体構の中へ入り込んでい
る。この構成は第8図の構成と、その機能において基本
的Lこは何等かわりがないものである。以上、この発明
によれば、速度信号および位置信号が検出できることは
もちろんであるが、起磁力源として界磁の起磁力を利用
し検出ギヤツプを設けた結果磁気感知素子をモータ内部
に納めることができる。
ればこれらの出力を差動的に取出すにあたり同極性側同
志を値の等しい抵抗でそれぞれ加算し、それを増巾器7
4にて増巾す,る。第10図A,b,cにはホール素子
71,72,73の出力を示すが、円板外周の歯形成分
を除いた基本成分つまり界磁磁束による磁束を検知した
出力は、ほぼ正弦波状になるものとし、この信号の上に
円板外周の凹凸による成分が重畳され:るものとする。
その凹凸の絶対数は円板一周で3の倍数であることが必
要でありこの実施例では24である。第10図dには第
10図a−cの各信号を加算した結果を示し、増巾器7
4の出力になる。N極の凸部は出力を正方向に、又S極
の凹部:は出力を同じく正方向に持ち上げるので゛第1
0図A,b,cの信号を加算すると界磁による基本成分
は徐去されて円板外周の凹凸分、つまり回転速度成分が
残り取出される。なお第9図に示すようにしなくとも一
つの素子の出力をフイルタに通.し、基本成分の除去を
行つて速度信号を取出しても良いことはいうまでもない
。なお位置信号は各素子の出力の正負判別により行えば
良い。かくして第8図の構成でも界磁の起磁力をもつて
位置と回転速度の信号双方を取出すことが出来る。第1
1図は第8図の構成をさらに改良したもので、第8図に
おける円板外周の凹凸は円板端部でステータ側へ曲げ込
まれて形成されている。さらに台座401はステータ4
の中へ型として組込まれ、舌部404、およびコの字形
の部分405がステータ4の一体構の中へ入り込んでい
る。この構成は第8図の構成と、その機能において基本
的Lこは何等かわりがないものである。以上、この発明
によれば、速度信号および位置信号が検出できることは
もちろんであるが、起磁力源として界磁の起磁力を利用
し検出ギヤツプを設けた結果磁気感知素子をモータ内部
に納めることができる。
したがつて回転検出装置を含めたモータが小形化され、
モータ本体の構造の改造も簡単で、回転検出装置が内装
されてもモータ本体の構造が大きくなることはない効果
を有するものである。
モータ本体の構造の改造も簡単で、回転検出装置が内装
されてもモータ本体の構造が大きくなることはない効果
を有するものである。
第1図は従来の自制式同期モータを示す基本構成図、第
2図はこの発明の基本的構成を示す構造図、第3図ない
し第5図は第2図の基本的構成の説明図、第6図は第2
図の他の速度信号ピツチ形成手段を示す構造図、第7図
は第2図の磁気感知素子に台座を設けた例を示す構造図
、第8図はこの発明の一実施例にかかる回転検出装置を
示す構造図、第9図は第8図に示す構成から速度信号を
取出すための制御回路を示す回路図、第10図は第9図
の回路の波形図、第11図A,bはこの発明の他の実施
例を示す構造図である。 図において1はロータ軸、2はロータ、3は界磁、4は
ステータ、5は軸受、6は電機子コイル、7は磁気感知
素子、8はスロツト、9はギヤツプ、10は歯形である
。
2図はこの発明の基本的構成を示す構造図、第3図ない
し第5図は第2図の基本的構成の説明図、第6図は第2
図の他の速度信号ピツチ形成手段を示す構造図、第7図
は第2図の磁気感知素子に台座を設けた例を示す構造図
、第8図はこの発明の一実施例にかかる回転検出装置を
示す構造図、第9図は第8図に示す構成から速度信号を
取出すための制御回路を示す回路図、第10図は第9図
の回路の波形図、第11図A,bはこの発明の他の実施
例を示す構造図である。 図において1はロータ軸、2はロータ、3は界磁、4は
ステータ、5は軸受、6は電機子コイル、7は磁気感知
素子、8はスロツト、9はギヤツプ、10は歯形である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ローターに複数極より成る界磁を持ち、ステーター
に複数の電機子コイルを有するモータ、このモータのロ
ーターの回転円周方向に界磁の極ピッチよりも短いピッ
チで前記界磁による磁束の疎密を機械的な凹凸手段によ
つて生成する速度信号ピッチ形成手段、この速度信号ピ
ッチ形成手段が作る磁束量を検出する複数の磁気感知素
子、この磁気感知素子のそれぞれの出力から前記磁気感
知素子が検出する磁束の極性を分離検出してロータの位
置信号とする位相制御回路、前記複数の磁気感知素子の
出力を加算することにより、この磁気感知素子が検出す
る磁束のうち、前記速度信号ピッチ形成手段によつて作
られた疎密の変化を分離検出してロータの回転速度信号
とする信号変換回路より成る回転検出装置。 2 速度信号ピッチ形成手段として界磁の一部にロータ
ーの回転円周方向にそつてスロットを備えた特許請求の
範囲第1項記載の回転検出装置。 3 速度信号ピッチ形成手段として界磁の表面上にロー
ターの回転円周方向にそつて凹凸を設けて成る軟磁性材
を備えた特許請求の範囲第1項記載の回転検出装置。 4 界磁には永久磁石を用い、速度信号ピッチ形成手段
として前記永久磁石の取付板の一部に回転円周方向にそ
つて凹凸を設け、この凹凸部に対向する位置に複数の磁
気感知素子を配した特許請求の範囲第1項記載の回転検
出装置。 5 界磁には永久磁石を用い、速度信号ピッチ形成手段
として前記永久磁石の取付板の一部に回転円周方向にそ
つて凹凸を設け、この凹凸部に対向する位置に複数の磁
気感知素子を配し、また前記永久磁石の前記取付板とは
反対の面に対向する位置と前記磁気感知素子との間に軟
磁性材を配置した特許請求の範囲第1項記載の回転検出
装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53091057A JPS5953503B2 (ja) | 1978-07-25 | 1978-07-25 | 回転検出装置 |
US06/060,058 US4329636A (en) | 1978-07-25 | 1979-07-24 | Rotation sensor device |
DE2930223A DE2930223C2 (de) | 1978-07-25 | 1979-07-25 | Rotationsmeßvorrichtung für einen Elektromotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53091057A JPS5953503B2 (ja) | 1978-07-25 | 1978-07-25 | 回転検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5517478A JPS5517478A (en) | 1980-02-06 |
JPS5953503B2 true JPS5953503B2 (ja) | 1984-12-25 |
Family
ID=14015867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53091057A Expired JPS5953503B2 (ja) | 1978-07-25 | 1978-07-25 | 回転検出装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4329636A (ja) |
JP (1) | JPS5953503B2 (ja) |
DE (1) | DE2930223C2 (ja) |
Families Citing this family (49)
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---|---|---|---|---|
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JPS58121190U (ja) * | 1982-02-09 | 1983-08-18 | 東芝熱器具株式会社 | 無整流子モ−タの回転制御装置 |
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DE3331755A1 (de) | 1982-09-04 | 1984-03-08 | Papst-Motoren GmbH & Co KG, 7742 St Georgen | Einrichtung zur erzeugung von impulsen bei speicherantrieben |
EP0104032A3 (en) * | 1982-09-17 | 1986-08-13 | Kudelski S.A. | Magnetic tachometer assembly |
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DE3334750C2 (de) * | 1983-09-26 | 1986-12-18 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Spulensystem zur induktiven Abtastung der Bewegungsgeschwindigkeit eines magnetisierten Körpers |
FR2559321B1 (fr) * | 1984-02-06 | 1986-11-21 | Applic Mach Motrices | Dispositif d'entrainement electrique en basse tension d'une masse tournante de forte inertie et moteur faisant partie de ce dispositif |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1979-07-25 DE DE2930223A patent/DE2930223C2/de not_active Expired
Also Published As
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---|---|
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DE2930223C2 (de) | 1982-06-24 |
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