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JPH09322584A - 減速機付きモータおよびその制御装置 - Google Patents

減速機付きモータおよびその制御装置

Info

Publication number
JPH09322584A
JPH09322584A JP8156162A JP15616296A JPH09322584A JP H09322584 A JPH09322584 A JP H09322584A JP 8156162 A JP8156162 A JP 8156162A JP 15616296 A JP15616296 A JP 15616296A JP H09322584 A JPH09322584 A JP H09322584A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
output shaft
speed reducer
rotation
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8156162A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Kamogi
豊 鴨木
Hitoshi Iwata
仁 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8156162A priority Critical patent/JPH09322584A/ja
Publication of JPH09322584A publication Critical patent/JPH09322584A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的分解能の低い回転検出器を用いなが
ら、等価的に高分解能で回転速度および回転位置を制御
できる減速機付きモータとその制御装置を提供する。 【解決手段】 減速機付きモータにおいて、モータ軸5
の回転を歯車7で減速した出力軸8に、出力軸8と一体
に回転する多極着磁した位置検出用永久磁石9と、位置
検出用永久磁石9の多極着磁を検出して、出力軸8の回
転位置に応じて相互に90度位相の異なる2相の正弦波
信号を発生するMR素子10とでなる回転検出器を設
け、また、上記減速機付きモータの回転を制御する制御
装置において、搬送波を上記2相の正弦波信号で位相変
調した波形の前記搬送波に対する位相情報により出力軸
8の位置情報を出力する位置検出手段を設け、前記位置
検出手段の出力により前記減速機付きモータの回転を制
御するようにした減速機付きモータとその制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力軸の回転速度
および回転位置制御を高精度に行うことを可能にした減
速機付きモータおよびその制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、PPCやページプリンタなどのO
A機器は、カラー化、精細化、およびデジタル化が進ん
でおり、それに伴ってこれらの機器に使用されるモータ
には高い回転精度を持つことが要求されている。しかし
ながら、一般に、これらの機器が要求する回転数は直接
にモータで駆動するには低過ぎるため、モータは700
〜2000rpm程度の効率のよい回転数で回転させ、
減速機を介してモータとこれらの機器とを接続する手段
が採用されている。前記減速機はモータに組み込まれる
ことも多い。
【0003】図5は従来の減速機付きモータの一例の構
成を示す側断面図である。図において、1は複数相の駆
動コイル2を巻回したステータ鉄芯、3は駆動用永久磁
石4を保持したロータで、モータ軸5に固着されてい
る。このモータは転流用位置検出器(図示せず)により
ロータ3の回転位置を検出し、駆動コイル2に選択的に
電力を供給することによってロータ3を回転させるトル
クを発生するブラシレスモータである。6は軸受を示
す。7は出力軸8をモータ軸5に接続する歯車であり、
モータ軸5の回転を減速して出力軸8に伝達する減速機
を構成する。9はモータ軸5と一体に回転する多極着磁
された位置検出用永久磁石、10は位置検出用永久磁石
9の着磁を検出するMR素子である。位置検出用永久磁
石9とMR素子10とは、ロータ3の回転速度を検出す
るための回転検出器を構成している。
【0004】図6は上記ブラシレスモータの回転動作を
制御する制御装置の構成を示すブロック図である。図に
おいて、回転検出器Aの出力をFV変換して得たロータ
3の回転速度を速度指令と比較し、その誤差をトルク指
令として電流制御ループBに入力することにより、駆動
コイル2への供給電力を変化させ、ロータ3の発生トル
クを制御することによりロータ3の回転速度を制御して
いる。
【0005】しかしながら、減速機が介在するために減
速機の伝達精度の制約からモータが備えている回転精度
をそのまま出力軸8に伝達することはできず、むしろ減
速機の精度により回転精度が左右されていた。そこで、
駆動対象の速度や回転位置などを高精度に制御するため
に減速後の出力軸に回転検出器を取り付け、減速機とと
もにモータに組み込んだものが提案されており、そのよ
うなモータの一例が特開昭63−283443号公報に
ギアードモータとして開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記特開昭63−28
3443号公報に開示されているギアードモータのよう
に、単に回転検出器を減速後の出力軸に取り付けただけ
では万事が解決するわけではない。すなわち、回転検出
器として安価に構成できる磁気ドラム(位置検出用永久
磁石)方式を使用した場合には、高精度の制御を目的と
して分解能を上げようとすると着磁間隔が狭くなり、位
置検出用永久磁石の製造や回転検出器の組立が困難にな
ると言う問題があり、その困難さに起因して分解能が制
限されると言う問題があった。とくに、減速後の出力軸
を精密に制御しようとするとき、必然的に高分解能の回
転検出器が必要とされていた。
【0007】本発明は上記の課題を解決するもので、低
い分解能の回転検出器を用いながら高精度に回転制御で
きる減速機付きモータとその制御装置を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、減速機付きモータにおいて、その出力軸
と一体に回転する多極着磁された位置検出用永久磁石
と、前記位置検出用永久磁石の多極着磁を検出して前記
出力軸の回転位置に応じた相互に90度位相の異なる2
相の正弦波信号を発生する手段とを有する回転検出器を
設けるとともに、上記減速機付きモータを制御する制御
装置において、搬送波を前記2相の正弦波信号で変調し
て得られる位相変調信号の前記搬送波に対する位相情報
から前記出力軸の回転位置を検出する位置検出手段を設
け、前記位置検出手段の出力により前記減速機付きモー
タの駆動コイルへの供給電力を制御し、発生トルクを制
御することにより前記出力軸の回転速度および回転位置
を制御するようにした減速機付きモータおよびその制御
装置である。
【0009】これにより、安価で小型の回転検出器を用
いながら、前記位置検出手段の出力を制御に使用するこ
とにより、実質的には高分解能で出力軸の回転位置を検
出でき、高精度の回転速度制御および回転位置制御が可
能な減速機付きモータおよびその制御装置を実現するこ
とができる。
【0010】
【発明の実施の形態】請求項1に係わる本発明におい
て、減速機付きモータの減速後の出力軸と一体に回転す
る多極着磁された位置検出用永久磁石と、前記位置検出
用永久磁石の多極着磁を検出して前記出力軸の回転位置
に応じた相互に90度位相の異なる2相の正弦波信号を
発生する手段とを設け、また、上記減速機付きモータを
制御する制御装置において、搬送波を前記2相の正弦波
信号で変調して得られる位相変調信号の前記搬送波に対
する位相情報から前記出力軸の回転位置を検出する位置
検出手段を設ける。この構成において、前記位置検出用
永久磁石は、製造や組立が容易な比較的低い分解能のも
のとする。また、前記位置検出用永久磁石の多極着磁を
出力軸の回転位置に対応して検出するには、誘導型の磁
気検出素子でなく、直接に磁力を検出するMR素子が適
切である。また、相互に90度位相差を備えた正弦波信
号を発生するには、たとえば2個のMR素子の位置を相
互にずらして設定すればよい。なお、位相変調には種々
の通常手段を用い得るが、本実施例では平衡変調波の合
成により実現している。また、搬送波の周波数は前記正
弦波信号の周波数よりも高く設定することは言うまでも
ない。
【0011】請求項2に係わる本発明において、出力軸
と一体に回転する多極着磁された位置検出用永久磁石
と、前記位置検出用永久磁石の多極着磁を検出して前記
出力軸の回転位置に応じた90度位相の異なる2相の正
弦波信号を発生する手段とでなる位置検出器を、隔壁に
より減速機と分離する。この隔壁は前記減速機から潤滑
油や摩耗粉が前記位置検出器に進入するのを防止し、か
つモータから磁気ノイズが進入するのを防止する隔壁を
意味し、したがって、機械的な遮蔽と磁気的な遮蔽とを
目的とするので磁性材料による遮蔽が適している。
【0012】請求項3に係わる本発明において、位置検
出用永久磁石を減速後の出力軸に固着した状態で着磁す
る。着磁済みを出力軸に固着するよりも取り付け時の偏
心を小さくでき、回転検出器の精度低下を防止して高精
度の回転検出器を実現する。
【0013】以下、実施例について説明する。
【0014】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の減速機付きモータおよびそ
の制御装置の実施例1について図面を参照しながら説明
する。
【0015】図1は本実施例における減速機付きモータ
の構成を示す断面図である。なお、図5に示した従来例
と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省
略する。図において、9は出力軸8と一体に回転する多
極着磁された位置検出用永久磁石、10は位置検出用永
久磁石9の着磁を検出し、2相の正弦波信号を発生する
MR素子である。位置検出用永久磁石9は1回転100
〜700パルス程度の多極着磁が施されており、MR素
子10とともに比較的分解能の低い回転検出器を構成し
ている。
【0016】図2は図1に示した本実施例の減速機付き
モータの回転を制御する制御装置の構成を示すブロック
図である。なお、図6に示した従来の制御装置と同じ構
成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【0017】図3は、制御装置において、回転検出器A
と位置誤差増幅器Cとの間に挿入した位置検出回路Dの
動作を示す波形である。図において、(a)と(c)は
それぞれモータが回転中にMR素子10が出力する相互
に位相が90度異なる2相の出力波形、(b)と(d)
はそれぞれ(a)と(c)に対応する搬送波である。ま
た、(e)と(f)は、それぞれ(b)と(d)を
(a)と(c)により変調した波形の一例を示す。な
お、変調の方法および位相復調の方法は特開昭50−9
1348号公報または特開昭58−122461号公報
などに開示されているように、いくつかの方法が考案さ
れている。(g)は(e)と(f)を加算して得られた
信号波形である。(b)と(g)との位相差信号(h)
から、それぞれの瞬間のロータ3の回転位置を内挿、補
間して検出することができる。なお、位相差信号(h)
は、波形(b)と波形(g)とをそれぞれ波形整形した
のち排他的論理和により得られる。
【0018】この位置検出回路Dの出力信号を用いて制
御を行えば、位置検出回路Dにより、回転検出器Aの位
置情報をそれよりも高い分解能の搬送波に対する位相情
報で細分化することになるので、分解能の低い回転検出
器Aを用いながら実質的に高分解能でロータ3の回転位
置を検出することができ、高精度の回転位置制御と、広
い速度範囲で高い速度精度を実現することが可能にな
る。
【0019】なお、本実施例では直流ブラシレスモータ
を例に説明したが、ブラシ付きモータや交流モータでも
動作および効果に差異がないことは言うまでもない。ま
た、位置検出手段としては上記の他に、前記2相の正弦
波信号のゼロクロス情報よりロータ3の回転位置を検出
する手段や、2相の正弦波信号の振幅比率からあらかじ
め用意されたROMテーブルを参照してロータ3の回転
位置を検出する手段などを用いてもよく、いずれの手段
によっても同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
【0020】(実施例2)以下、本発明の減速機付きモ
ータおよびその制御装置の実施例2について図面を参照
しながら説明する。図4は本実施例の減速機付きモータ
の構成を示す側断面図である。なお、図1と同じ構成要
素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。ま
た、制御装置は実施例1と同じとする。本実施例におけ
る減速機付きモータが図1に示した実施例1における減
速機付きモータと異なる点は、隔壁11を備え、出力軸
8と一体に回転する多極着磁された位置検出用永久磁石
9とMR素子10とを、隔壁11により、歯車7で構成
された減速機から分離したことにある。
【0021】上記構成において、隔壁11を設けたこと
により、減速機からの潤滑剤や摩耗粉の侵入による回転
検出器の故障を防止することができる。また、隔壁11
を軟磁性材料で構成することにより、モータ本体からの
磁気ノイズの侵入により回転検出器の動作に支障をきた
すことを防止することができる。
【0022】(実施例3)以下、本発明の減速機付きモ
ータおよびその制御装置の実施例3について図面を参照
しながら説明する。なお、本実施例における減速機付き
モータと制御装置の構成は実施例1と同じである。本実
施例が実施例1と異なる点は、図1において、出力軸8
と一体に回転する多極着磁された位置検出用永久磁石9
(磁気ドラム)を出力軸8に固着した状態で着磁したも
のである。これにより、位置検出用永久磁石9を出力軸
8に固着する以前に単独で着磁した後に出力軸8に取り
付ける場合に発生する位置検出用永久磁石9の偏心によ
る回転検出器の精度低下を防止し、高精度の回転検出器
を実現することができる。
【0023】
【発明の効果】請求項1に係わる本発明によれば、安価
で小型の回転検出器を用いながら、実質的に高分解能で
出力軸の回転位置を検出でき、高精度の回転速度制御お
よび回転位置制御が可能になると言う有利な効果が得ら
れる。
【0024】請求項2に係わる本発明によれば、減速機
からの潤滑剤や摩耗粉の侵入や、モータ本体からの磁気
ノイズの侵入により回転検出器の動作に障害をきたるこ
とを防止できると言う有利な効果が得られる。
【0025】請求項3に係わる本発明によれば、位置検
出用永久磁石の取り付け時の偏心による回転検出器の精
度低下を防止し、高精度の回転検出器を実現できると言
う有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の減速機付きモータおよびその制御装置
の実施例1における減速機付きモータの構成を示す側断
面図
【図2】同実施例における制御装置の構成を示すブロッ
ク図
【図3】同実施例における制御装置の動作を示す波形図
【図4】本発明の減速機付きモータおよびその制御装置
の実施例2における減速機付きモータの構成を示す側断
面図
【図5】従来の減速機付きモータの構成を示す側断面図
【図6】同従来例における制御装置の構成を示すブロッ
ク図
【符号の説明】
1 ステータ鉄芯 2 駆動コイル 3 ロータ 4 駆動用永久磁石 5 モータ軸 7 歯車(減速機) 8 出力軸 9 位置検出用永久磁石(回転検出手段) 10 MR素子(回転検出手段) 11 隔壁 A 回転検出器(回転検出手段) D 位置検出回路(位置検出手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータまたはステータのいずれかに多極
    着磁された駆動用永久磁石を有し、他方に駆動コイルを
    有するモータと、前記ロータの回転を減速して出力軸に
    伝える減速機とを有し、前記駆動コイルに供給される電
    力により前記ロータの発生トルクが制御される減速機付
    きモータと、前記減速機付きモータの回転速度と回転位
    置とを制御する制御装置とにおいて、前記出力軸と一体
    に回転する多極着磁された位置検出用永久磁石と、前記
    位置検出用永久磁石の多極着磁を検出して前記出力軸の
    回転位置に応じた相互に90度位相の異なる2相の正弦
    波を発生する手段とを有する回転検出手段を前記減速機
    付きモータに設けるとともに、前記制御装置には、搬送
    波を前記2相の正弦波信号で変調して得られる位相変調
    信号の前記搬送波に対する位相情報から前記出力軸の回
    転位置を検出する位置検出手段を設け、前記位置検出手
    段の出力により前記出力軸の回転速度および回転位置を
    制御するようにした減速機付きモータおよびその制御装
    置。
  2. 【請求項2】 出力軸と一体に回転する多極着磁された
    位置検出用永久磁石と、前記位置検出用永久磁石の多極
    着磁を検出して前記出力軸の回転位置に応じた相互に9
    0度位相の異なる2相の正弦波を発生する手段とよりな
    る位置検出手段が、隔壁により減速機と分離されている
    請求項1記載の減速機付きモータおよびその制御装置。
  3. 【請求項3】 位置検出用永久磁石を減速後の出力軸に
    固着した状態で着磁した請求項1記載の減速機付きモー
    タおよびその制御装置。
JP8156162A 1996-05-27 1996-05-27 減速機付きモータおよびその制御装置 Pending JPH09322584A (ja)

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JP8156162A JPH09322584A (ja) 1996-05-27 1996-05-27 減速機付きモータおよびその制御装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040316