JPS63234886A - 低速高トルクモ−トル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低速高トルクモートルに係り、特に、従来より
も外乱ノイズや僅かな電圧変動に対して回路の安定性を
増し、かつ機器の小形化をはかると同時に、性能ＷＲｍ
をも容易におこなうことのできる、低速高トルクモート
ルの改良に関する。

〔従来の技術〕

ロボット用高トルクモートルとして、先に、特開昭５９
−６３９７４号公報に記載のモートルが提案されている
。

そして、同公報に記載のモートルは、ロータおよびステ
ータに歯を有し、かつロータの内外周にステータを配置
することにより、非常に大きなトルクを得ることができ
る。

ところで、本発明者等は、ロボット用程大きなトルクは
必要ないものの、複写機等の事務機器用モートルとして
、従来のＤＣモートルでは得られない高トルクを出力す
る第３図および第４図に示すモートルを開発してきた。

すなわち、第３図は従来形低速高トルクモートルの制御
ブロック図、第４図は第３図に示す制御系を組み込んだ
モートルの一部縦断正面図であり、第３図および第４図
において、１はモートルの総称、２ａはステータ、２ｂ
はステータコイル、３ａはロータ、３ｂはロータマグネ
ット、４はシャフト、５は速度検出用エンコーダ、５ａ
はエンコーダ回転部、５ｂはエンコーダセンサ一部、６
は制御回路、７はロータ位置検出器、７ａは位置検出セ
ンサー、７ｂは位置検出ロータマグネット、７ｃはセン
サーコイルを示しており、ステータ２ａの内周とロータ
３ａの外周とには、各々ステッピングモートルのごとき
歯を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第３図および第４図に示す従来形低速高
トルクモートルにあっては、以下に記載するような問題
点があった。

すなわち、第３図および第４図に示す低速高トルクモー
トルにあっては、 （１）位置検出ロータマグネット部７ｂの回転により、
センサーコイル７Ｃに発生した誘起電圧を積分し、これ
を制御回路６の電流指令としているが、従来、僅かなノ
イズや制御部電圧の変動により、積分器出力、すなわち
電流指令オフセットレベルが変動し、モートル１の制御
状態が不安定となる問題点があった。

（２）また、従来にあっては、第３図に示すように。

専用のロータ位置検出器７をモートル１とシリーズに配
置する必要があり、モートル１全体としての軸方向長さ
が長くなり、これがモートル１の小形化を妨げる原因と
なっていた。

（３）さらに、従来、ロータ３ａの位置とセンサーコイ
ル７ｃの誘起電圧位相とは、モートル部およびセンサ一
部各々のステータ（２ａ、７ａ）をハウジング内に組込
時、雇で位置出しをおこなって一致させるようにしてい
るが、これだけでは正確な位置出しをおこなうことがで
きないため、制御回路６内に位相補正回路を組み込む以
外に、２相の積分器出力の足し合せ量を変えて位相補正
する必要があるが、この位相補正によってモートル１の
出力が変化するため、当該モートル１の出力値を一定に
するための出力補正がさらに必要となる。

本発明は、前記した従来技術の問題点を解決すべく検討
の結果なされたものであって、その目的とするところは
、従来よりも外乱ノイズや僅かな電圧変動に対して回路
の安定性を増し、かつ機器の小形化をはかると同時に、
性能調整をも容易におこなうことのできる、改良された
低速高トルクモートルを提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明に係る低速高トルクモ
ートルは、モートル部と、速度検出用エンコーダと、制
御回路とを有し、前記エンコーダには、ロータ極数に応
じた基準信号発生機能、さらにはロータ１回転当りのエ
ンコーダ基準信号数とインクリメンタル信号数との比を
整数にする機能を備え、かつ前記制御回路には、この制
御回路内に配置した正弦波状電流指令発生用メモリーの
正弦波分割数を先のエンコーダ信号比に応じた数にし、
ロータ位置と電流指令位相とをデジタル的に補正する機
能を備えることを特徴とするものである。

すなわち、本発明にあっては。

（１）予めメモリーに書き込まれたデジタル量を。

速度検出用エンコーダパルスを利用してロータ位置に応
じて読み出し、これをＤ−Ａ変換して電流指令とする。

（２）また、本発明において、予めメモリーにデジタル
的に書き込まれた電流指令の読出し基準位置は、速度検
出用エンコーダに対し、１回転当りロータ極致と同じ数
のパルス発生機能を追加することによって得られる。

（３）さらに、本発明において、ロータ位置と電流指令
位相との関係は、基準パルスに対するメモリー記録信号
読出し位相を外部ディップスイッチによりデジタル的に
補正することによって一致させることができる。

〔作用〕

しかして１本発明によれば、前記〔問題点を解決するた
めの手段〕の項に記載した（１）の構成により、電流指
令は予めメモリーにデジタル的に記録されているため、
外部ノイズや僅かな電圧変動によって変化することがな
く、安定した指令値を得ることができる。一方、本発明
は、前記構成を採用することにより、従来形低速高トル
クモートルで必要としていたロータ位置検出機能と電流
指令原信号発生機能との２つの機能のうち、電流指令原
信号発生機能が不要となる。

また、本発明は、同項〔問題点を解決するための手段〕
の項（２）の記載により、速度検出用エンコーダからロ
ータ位置に相当する基準信号が得られるため、結局ロー
タ位置検出センサーそのものが不要となり、モートル軸
方向の小形化をはかることができる。

さらに、本発明は、同項〔問題点を解決するための手段
〕の項（３）の記載により、ロータ位置と電流指令位相
との相関関係が調整されるのみでなく、その調整は、あ
くまで位相補正のみで、レベル変化はないため、ロータ
位置と電流指令位相との相関関係調整に従来のごとき出
力補正回路を必要とするものではない。

〔実施例〕

以下、本発明を、第１図および第２図の一実施例にもと
づいて説明すると、第１図は本発明に係る低速高トルク
モートルを最も特徴的に表している制御ブロック図、第
２図は第１図に示す制御系を組み込んだモートルの一部
縦断正面図である。

第１図および第２図において、第３図および第４図に示
す従来形低速高トルクモートルと同一符号は同一部分、
すなわち１はモートルの総称。

２ａはステータ、２ｂはステータコイル、３ａはロータ
、３ｂはロータマグネット、４はシャフト、５は速度検
出用エンコーダ、５ａはエンコーダ回転部、５ｂはエン
コーダセンサ一部、６は制御回路を示し、ステータ２ａ
の内周とロータ３ａの外周とには、各々ステッピングモ
ートルのごとき歯を有しており、本実施例の場合、図面
に示す２相モートルのロータ歯数は９０とする。速度検
出用エンコーダ５の回転部５ａは、シャフト４にリジッ
ドに固定されており、エンコーダ回転部５ａには、１回
転９０の基準パルス信号とこれによりも十分多い整数倍
のインクリメンタル信号（２５２０）とが記録されてい
る。そして、エンコーダセンサ一部５ｂで前記２種類の
信号が読み出されて、制御回路６に送られる。インクリ
メンタル信号は、制御回路６内で４ティ倍され、第１図
に示すように、速度制御部と位相補正部とに送られる０
位相補正部では、ＤＩＰＳＷによってカウンタ設定値を
変えることにより、基準パルスに対する入力インクリメ
ンタルパルス数と出力カウント数とを変えることができ
、これにより位相補正をおこなうことができる。第１図
において、メモリーには、正弦波半波をエンコーダイン
クリメンタル信号と基準信号との比（実施例では２５２
０／９０Ｘ４＝１１２）で分割した近似デジタル量が記
録されており、この記録値は、位相補正部の出力カウン
ト数に応じて読み出され、Ｄ−Ａ変換して電流指令とす
る。

一方、ロータ３ａの位置と電流指令位相との補正は、個
々のモートルにおいて、各々のモートルを外部駆動する
ことにより、ステータコイル２ｂに発生した誘起電圧信
号と制御回路電流指令とをシンクロスコープ等に表示し
、ＤＩＰＳＷによって位相合わせをすることによりおこ
なわれる。

本発明は以上のごとき構成よりなり、ここで、前掲記載
と一部重複するが、本発明の作用を総括して下記すると
１本発明にあっては、 （１）予めメモリーに書き込まれたデジタル量を、速度
検出用エンコーダパルスを利用してロータ３ａの位置に
応じて読み出し、これをＤ−Ａ変換して電流指令とする
。すなわち、本発明によれば、電流指令は予めメモリー
にデジタル的に記録されているため、外部ノイズや僅か
な電圧変動によって変化することがなく、安定した指令
値を得ることができる。一方、本発明は、前記構成を採
用することにより、従来形低速高トルクモートルで必要
としていたロータ位置検出機能と電流指令原信号発生機
能との２つの機能のうち、電流指令原信号発生機能が不
要となる。

（２）また、本発明において、予めメモリーにデジタル
的に書き込まれた電流指令の読出し基準位置は、速度検
出用エンコーダ５に対し、１回転当リロータ極数と同じ
数のパルス発生機能を追加することによっておこなねれ
る。すなわち、本発明によれば、速度検出用エンコーダ
５からロータ３ａの位置に相当する基準信号が得られる
ため、結局ロータ位置検出センサーそのものが不要とな
り、モートル１の軸方向の小形化をはかることができ、
試作によれば、製品軸方向長を１０〜１５％程度短縮す
ることができた。

（３）さらに、本発明において、ロータ３ａの位置と電
流指令位相との関係は、基準パルスに対するメモリー記
録信号読出し位相を外部ディップスイッチによりデジタ
ル的に補正することによって一致させることができる。

すなわち、本発明によれば、ロータ３ａの位置と電流指
令位相との相関関係が調整されるのみでなく、その調整
は、あくまで位相補正のみで、レベル変化はないため、
ロータ３ａの位置と電流指令位相との相関関係調整に従
来のごとき出力補正回路を必要とするものではない。

なお、本実施例において、２相モートルのメモリーに書
き込む情報は、必ずしもＳＩＮ、ＣＯ５の２種類とする
必要はなく、メモリーに書き込む情報をＳＩＮのみとし
て、ＣｏＳは位相補正回路で作ってもよく、その利点と
するところは、モートル組立上、同一外観で２種類のメ
モリー使用による作業の混乱をまねくことがない。

〔発明が効果〕

本発明は以上のごときであり、図示実施例の説明からも
明らかなように１本発明によれば、従来よりも外乱ノイ
ズや僅かな電圧変動に対して回路の安定性を増し、かつ
機器の小形化をはかると同時に、性能調整をも容易にお
こなうことのできる、改良された低速高トルクモートル
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は本
発明に係る低速高トルクモートルを最も特徴的に表して
いる制御ブロック図、第２図は第１図の示す制御系を組
み込んだモートルの一部縦断正面図、第３図は従来形低
速高トルクモートルの制御ブロック図、第４図は第３図
に示す制御系を組み込んだモートルの一部縦断正面図で
ある。 １・・・モートル、２ａ・・・ステータ、２ｂ・・・ス
テータコイル、３ａ・・・ロータ、３ｂ・・・ロータマ
グネット、４・・・シャフト、５・・・速度検出用エン
コーダ、５ａ・・・エンコーダ回転部、５ｂ・・・エン
コーダセンサ一部、６・・・制御回路。 Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、モートル部と、速度検出用エンコーダと、制御回路
   とを有し、前記エンコーダには、ロータ極数に応じた基
   準信号発生機能、さらにはロータ１回転当りのエンコー
   ダ基準信号数とインクリメンタル信号数との比を整数に
   する機能を備え、かつ前記制御回路には、この制御回路
   内に配置した正弦波状電流指令発生用メモリーの正弦波
   分割数を先のエンコーダ信号比に応じた数にし、ロータ
   位置と電流指令位相とをデジタル的に補正する機能を備
   えることを特徴とする低速高トルモートル。