JPH01164298A - 可変磁気抵抗トランスジューサ - Google Patents
可変磁気抵抗トランスジューサInfo
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- 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
- G01D5/20—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/204—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
- G01D5/2046—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K24/00—Machines adapted for the instantaneous transmission or reception of the angular displacement of rotating parts, e.g. synchro, selsyn
-
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- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の産業上の利用分野〕
本発明は、一般的に、回転部材、例えば工業的応用にに
おける運動制御に使用されるステップモータの回転角度
を指示するための位置トランスジューサに関する。詳述
すると、本発明は、ドライバ、例えばステップモータの
シャフトに取り付けることができ、ドライバの角度位置
につれて変化する１または複数の特性を有する電気的出
力信号を発生しそれにより位置の正確な測定を可能にす
るように構成された装置に関する。
おける運動制御に使用されるステップモータの回転角度
を指示するための位置トランスジューサに関する。詳述
すると、本発明は、ドライバ、例えばステップモータの
シャフトに取り付けることができ、ドライバの角度位置
につれて変化する１または複数の特性を有する電気的出
力信号を発生しそれにより位置の正確な測定を可能にす
るように構成された装置に関する。
［発明が解決しようとする課題］
Ｆｅｉｅｒｔａｇ等の米国特許第２．５８９．９９９号
、Ｆｒｅｄ−ｒｉｃｋｓｏｎの米国特許第２．９８２．
８７２号およびＧ１１ｅｓの米国特許第３．３４３．０
１４号に記載される形式のステップモータが、現在のと
ころ、工業的およびその他の機械的要素における運動の
制御のため広く使用に供されている０本発明は、この種
のモータと関連しての使用を越えて潜在的応用を有する
ものであるが、この種のモータは、技術の現在の状態、
特に、種々の作業条件下において精確な角度測定値を得
てそれを利用する上において起こった諸問題や制限を象
徴するものであるから、それとの関連において本発明を
説明する。
、Ｆｒｅｄ−ｒｉｃｋｓｏｎの米国特許第２．９８２．
８７２号およびＧ１１ｅｓの米国特許第３．３４３．０
１４号に記載される形式のステップモータが、現在のと
ころ、工業的およびその他の機械的要素における運動の
制御のため広く使用に供されている０本発明は、この種
のモータと関連しての使用を越えて潜在的応用を有する
ものであるが、この種のモータは、技術の現在の状態、
特に、種々の作業条件下において精確な角度測定値を得
てそれを利用する上において起こった諸問題や制限を象
徴するものであるから、それとの関連において本発明を
説明する。
上述の形式のステップモータは、一般に、極性軸線がシ
ャフトの軸線方向に配向された永久磁石と、この磁石の
各磁極に対応しかつ輪状に離間された歯を有するロータ
磁極片とを有するロータを備える。モータはまた、やは
りロータ磁極片上の歯と対向する輪状に離間された歯を
有する磁極面が形成された磁極を具備するステータを備
える。
ャフトの軸線方向に配向された永久磁石と、この磁石の
各磁極に対応しかつ輪状に離間された歯を有するロータ
磁極片とを有するロータを備える。モータはまた、やは
りロータ磁極片上の歯と対向する輪状に離間された歯を
有する磁極面が形成された磁極を具備するステータを備
える。
この種のモータは、一般にハイブリットモータと呼ばれ
、可変磁気抵抗モータおよび永久磁石モータ両者の諸要
素を有している。ステータ巻線を適当に付勢すると、モ
ータは、１または複数ステップずつ回転せしめることが
できる。ｎ本の歯な有するロータの場合、歯のピッチは
２π／ｎであり、１ステツプの角度の大きさは、歯ピッ
チをステータ巻線上の相の数で除した数に等しい０例え
ば、ロータ歯が５０で相が４であれば、各ステップはπ
／１００すなはち１．８度に等しい、動作には２つの基
本モードがある。１つは全または半ステツプモードであ
り、このモードにあっては、モータは、単一のロータ歯
と１つの隣接するスペースを挟む角度、またはこの角度
の半分に等しい角度増分ずつステップ作動される。第２
のモードはマイクロステッピング方式として知られてお
り、このモードにあっては、モータはこのような増分ず
つステップ動作せず、ステータ巻線が位相直角の正弦お
よび余弦電流により付勢される。これらの電流は、モー
タ内の磁界を、分離した角度ステップで変化させるので
はなく、滑らかにスィーブさせる。マイクロステップ方
式は、低速では、モータを滑らかに動作させ、共振の問
題に関して実質的に不感知とし、ゼロおよび全ステップ
位置間の任意の位置に変位を行なうことを可能にする。
、可変磁気抵抗モータおよび永久磁石モータ両者の諸要
素を有している。ステータ巻線を適当に付勢すると、モ
ータは、１または複数ステップずつ回転せしめることが
できる。ｎ本の歯な有するロータの場合、歯のピッチは
２π／ｎであり、１ステツプの角度の大きさは、歯ピッ
チをステータ巻線上の相の数で除した数に等しい０例え
ば、ロータ歯が５０で相が４であれば、各ステップはπ
／１００すなはち１．８度に等しい、動作には２つの基
本モードがある。１つは全または半ステツプモードであ
り、このモードにあっては、モータは、単一のロータ歯
と１つの隣接するスペースを挟む角度、またはこの角度
の半分に等しい角度増分ずつステップ作動される。第２
のモードはマイクロステッピング方式として知られてお
り、このモードにあっては、モータはこのような増分ず
つステップ動作せず、ステータ巻線が位相直角の正弦お
よび余弦電流により付勢される。これらの電流は、モー
タ内の磁界を、分離した角度ステップで変化させるので
はなく、滑らかにスィーブさせる。マイクロステップ方
式は、低速では、モータを滑らかに動作させ、共振の問
題に関して実質的に不感知とし、ゼロおよび全ステップ
位置間の任意の位置に変位を行なうことを可能にする。
いずれの付勢モードの場合でも、直接的指示のためまた
はフィードバックシステムの一部として、モータの実際
の角度変位の精確な測定および指示を提供することが必
要なことが多い、光学的エンコーダ、ホール効果デバイ
スおよび磁気抵抗デバイスのような従来使用された位置
感知手段では、種々の困難性が生じた。この種のデバイ
スにおいては、種々の原因から、絶対位置の指示の精度
にエラーが生ずる。この種の原因としては、３６０度に
亙るシャフト偏心、低固有分解能、位置指示に恒久的エ
ラーを導入する恐れのある雑音、および代表的にはステ
ップモータが高められた温度または可変温度で動作せし
められる場合における作業環境の温度に対するデバイス
の感性等がある。
はフィードバックシステムの一部として、モータの実際
の角度変位の精確な測定および指示を提供することが必
要なことが多い、光学的エンコーダ、ホール効果デバイ
スおよび磁気抵抗デバイスのような従来使用された位置
感知手段では、種々の困難性が生じた。この種のデバイ
スにおいては、種々の原因から、絶対位置の指示の精度
にエラーが生ずる。この種の原因としては、３６０度に
亙るシャフト偏心、低固有分解能、位置指示に恒久的エ
ラーを導入する恐れのある雑音、および代表的にはステ
ップモータが高められた温度または可変温度で動作せし
められる場合における作業環境の温度に対するデバイス
の感性等がある。
［課題を解決するための手段］
本発明の目的は、従来の位置感知トランスジューサにお
いて遭遇する上述またはその他の原因から生ずるエラー
を導入することなく、正確かつ忠実な角度位置データを
得ることができ、もってその精度および性能の反復性を
改善したトランスジューサを提供することにある。
いて遭遇する上述またはその他の原因から生ずるエラー
を導入することなく、正確かつ忠実な角度位置データを
得ることができ、もってその精度および性能の反復性を
改善したトランスジューサを提供することにある。
本発明の特定の目的は、製造が比較的廉価にできる位置
感知トランスジューサ、特にステップモータそれ自体の
製造に使用されるのと同じ材料および構造形態より成る
トランスジューサを提供することである。
感知トランスジューサ、特にステップモータそれ自体の
製造に使用されるのと同じ材料および構造形態より成る
トランスジューサを提供することである。
本発明の他の特定の目的は、ステップモータと同じ条件
下で忠実に動作し得るトランスジューサ、特に動作中モ
ータにより惹起される温度の異常または変動に不感知な
トランスジューサを提供することである。ステップモー
タと同じハウジング内に嵌め込むことができ、モータの
構造的一体部分となり得、それによりスペースを節約す
ることができるトランスジューサを提供することは望ま
しことである。
下で忠実に動作し得るトランスジューサ、特に動作中モ
ータにより惹起される温度の異常または変動に不感知な
トランスジューサを提供することである。ステップモー
タと同じハウジング内に嵌め込むことができ、モータの
構造的一体部分となり得、それによりスペースを節約す
ることができるトランスジューサを提供することは望ま
しことである。
本発明のさらに他の特定の目的は、ステップモータそれ
自体の慣性に少量の慣性しか付加しないトランスジュー
サを提供することである。
自体の慣性に少量の慣性しか付加しないトランスジュー
サを提供することである。
本発明のさらに他の特定の目的は、ブラシまたはその他
の摩耗部材を含まず、それにより保守の費用を減するト
ランスジューサを提供することである。
の摩耗部材を含まず、それにより保守の費用を減するト
ランスジューサを提供することである。
上述の目的および後で現われるその他の目的を考慮に入
れて、本発明によると、輪状に離間された歯、およびス
テップモータシャフトのような回転駆動装置に堅固に取
り付けるための手段を有する磁性材料より成るロータと
、ロータ歯と対向する複数の輪状に離間された歯を具備
する面をもつ磁極形態を有するステータとを備える可変
磁気抵抗回転位置トランスジューサが提供される。交番
搬送波電圧が１または複数の磁極巻線に供給され、それ
によりロータ位置の関数として変化する成分を有する電
圧が磁極巻線に誘起される。出力電圧は、それを検出し
対応する位置符号に変換するため種々の形式の回路に供
給され得る。
れて、本発明によると、輪状に離間された歯、およびス
テップモータシャフトのような回転駆動装置に堅固に取
り付けるための手段を有する磁性材料より成るロータと
、ロータ歯と対向する複数の輪状に離間された歯を具備
する面をもつ磁極形態を有するステータとを備える可変
磁気抵抗回転位置トランスジューサが提供される。交番
搬送波電圧が１または複数の磁極巻線に供給され、それ
によりロータ位置の関数として変化する成分を有する電
圧が磁極巻線に誘起される。出力電圧は、それを検出し
対応する位置符号に変換するため種々の形式の回路に供
給され得る。
そのようにして誘起される出力電圧は、ステータ磁極上
の巻線中の磁路の磁気抵抗の変動から生ずる。付勢され
る磁極巻線中の磁路の自己インダクタンスに変動が生じ
、また異なる磁極特にステータ構造体において隣接する
磁極の巻線を結合する磁路の相互インダクタンスにも変
動が生ずる。
の巻線中の磁路の磁気抵抗の変動から生ずる。付勢され
る磁極巻線中の磁路の自己インダクタンスに変動が生じ
、また異なる磁極特にステータ構造体において隣接する
磁極の巻線を結合する磁路の相互インダクタンスにも変
動が生ずる。
磁気抵抗の変動から生ずる誘起電圧は、ステータ歯に対
するロータ歯の整列が変化することから直接的にもたら
されるものであり、そしてかかる変動は、１０−タ歯ピ
ツチに等しい各角回転で１サイクルを過ぎる。これらの
磁気抵抗変化により誘起される出力電圧は、多重成分を
有しており、そして有効成分は、巻線の特定の形態およ
び付勢モードに依存して、角度装置の関数により振幅ま
たは位相変調され得る。 被変調成分は、位置データを
有効出力として得るように復調されよう。
するロータ歯の整列が変化することから直接的にもたら
されるものであり、そしてかかる変動は、１０−タ歯ピ
ツチに等しい各角回転で１サイクルを過ぎる。これらの
磁気抵抗変化により誘起される出力電圧は、多重成分を
有しており、そして有効成分は、巻線の特定の形態およ
び付勢モードに依存して、角度装置の関数により振幅ま
たは位相変調され得る。 被変調成分は、位置データを
有効出力として得るように復調されよう。
［実施例］
本発明のこれらおよびその他の特徴は、図面を参照して
行なった以下の説明にによって一層明らかとなろう。
行なった以下の説明にによって一層明らかとなろう。
第１乃至３図を参照すると、本発明に従う一体の位置ト
ランスジューサを具備するハイブリッドステップモータ
が、１２で総括的に指示されて示されている。モータは
、各々シャフト２２に対″する軸受２０を有する端部１
６および１８を具備する従来構造のハウジング１４を備
えている。ハウジング端部は、円筒形状のハウジングス
リーブ２４にそれぞれ固定されている。
ランスジューサを具備するハイブリッドステップモータ
が、１２で総括的に指示されて示されている。モータは
、各々シャフト２２に対″する軸受２０を有する端部１
６および１８を具備する従来構造のハウジング１４を備
えている。ハウジング端部は、円筒形状のハウジングス
リーブ２４にそれぞれ固定されている。
磁性材料のステータ層（薄板）２６の２組の積層体２６
、すなはちモータステータ積層体２８およびトランスジ
ューサステータ積層体３０が、スリーブ２４内に離間関
係で嵌合固定されている。
、すなはちモータステータ積層体２８およびトランスジ
ューサステータ積層体３０が、スリーブ２４内に離間関
係で嵌合固定されている。
好ましくは、ステータ積層体３０の層は、第３図に詳し
く示されるように層の構成材料および形態の両者に関し
てステータ積層体２８の層と同一であるのがよい。それ
ゆえ、各積層体の層には、参照番号２６が同じように付
されている。各層２６は、一体の鉄シートよりなり、外
部リングと、トランスジューサ磁極Ｐ１乃至Ｐ８または
モータの対応するステータ磁極の各々を形成する部分と
を含んでいる。まず積層体２８を参照すると、この積層
体は、ハイブリッド形式の、４相、８極ステツプモータ
３１を形成しており、そして該モータは、後述の位置ト
ランスジューサは別として、従来形式の構造より成る。
く示されるように層の構成材料および形態の両者に関し
てステータ積層体２８の層と同一であるのがよい。それ
ゆえ、各積層体の層には、参照番号２６が同じように付
されている。各層２６は、一体の鉄シートよりなり、外
部リングと、トランスジューサ磁極Ｐ１乃至Ｐ８または
モータの対応するステータ磁極の各々を形成する部分と
を含んでいる。まず積層体２８を参照すると、この積層
体は、ハイブリッド形式の、４相、８極ステツプモータ
３１を形成しており、そして該モータは、後述の位置ト
ランスジューサは別として、従来形式の構造より成る。
モータ３１は、シャフト２２の軸線方向に分極されかつ
ロータ磁極片３４および３６とともにシャフトに同軸的
に固定された円筒状の永久磁石３２を備えている。磁極
片３４および３６は、積層構造より成り、磁性材料から
形成され、輪状に離間された歯を持っている。これらの
歯には、ステータ積層体２８の磁極の有歯面が対向して
いる。ロータ歯およびステータ歯の形状、ならびに歯の
角度間隔および相互関係は、ステップモータ構造に関す
る従来の教示に従って選択できる。簡単にするため、モ
ータ磁極巻線およびその電源への接続は、本発明を構成
しないから図面から排除されている。これらの磁極巻線
の付勢は、全または半ステツプモードでも正弦電流およ
び余弦電流式でも、磁極片３４および３６上の歯のピッ
チの倍数によりシャフト２２の各回転を生ずることを言
えば十分である。ステップモータ動作の詳細については
上述の特許を参照されたい。
ロータ磁極片３４および３６とともにシャフトに同軸的
に固定された円筒状の永久磁石３２を備えている。磁極
片３４および３６は、積層構造より成り、磁性材料から
形成され、輪状に離間された歯を持っている。これらの
歯には、ステータ積層体２８の磁極の有歯面が対向して
いる。ロータ歯およびステータ歯の形状、ならびに歯の
角度間隔および相互関係は、ステップモータ構造に関す
る従来の教示に従って選択できる。簡単にするため、モ
ータ磁極巻線およびその電源への接続は、本発明を構成
しないから図面から排除されている。これらの磁極巻線
の付勢は、全または半ステツプモードでも正弦電流およ
び余弦電流式でも、磁極片３４および３６上の歯のピッ
チの倍数によりシャフト２２の各回転を生ずることを言
えば十分である。ステップモータ動作の詳細については
上述の特許を参照されたい。
好ましくは非磁性体材料より成る円筒状のスぺ−サ３８
が、ロータ磁極片３６を、１組の同一の円形の層４２（
第３図）より成るロータ４０を有する可変磁気抵抗トラ
ンスジューサ３９から分離している０層４２には、複数
の輪状に離間された歯４４が形成されている。好ましく
は、歯４４は、磁極片３４および３６上の歯と数および
輪状間隔が同一であるのがよい０層４２は、歯の形状お
よび構造材料に関して、磁石３２の端部な越えて延びる
磁極片３４および３６の層と同一とし得る。モータおよ
びトランスジューサの構成に際して同一の層を使用する
ことは、製造費用の相当の節約をもたらす、ロータ４ｏ
は、好ましくはロータ磁極片３４および３６と同様にシ
ャフト２２上に固定されるのがよい。
が、ロータ磁極片３６を、１組の同一の円形の層４２（
第３図）より成るロータ４０を有する可変磁気抵抗トラ
ンスジューサ３９から分離している０層４２には、複数
の輪状に離間された歯４４が形成されている。好ましく
は、歯４４は、磁極片３４および３６上の歯と数および
輪状間隔が同一であるのがよい０層４２は、歯の形状お
よび構造材料に関して、磁石３２の端部な越えて延びる
磁極片３４および３６の層と同一とし得る。モータおよ
びトランスジューサの構成に際して同一の層を使用する
ことは、製造費用の相当の節約をもたらす、ロータ４ｏ
は、好ましくはロータ磁極片３４および３６と同様にシ
ャフト２２上に固定されるのがよい。
トランスジューサ３９のステータ積層体３０は、この実
施例においては、対応する磁極巻線Ｌｌ乃至Ｌ８を有す
る８つの磁極Ｐｌ乃至Ｐ８を形成している。各ステータ
には、ステータ磁極歯４６が形成されており、そしてこ
の歯は、好ましくはステップモータ３１のステータ積層
体２８上の磁極歯と同一であるのがよい、かくして、対
向するロータ歯４４およびステータ磁極歯４６は、ステ
ップモータのロータ磁極片およびステータ歯がなすのと
同じ整列および相互関係を有することになる。
施例においては、対応する磁極巻線Ｌｌ乃至Ｌ８を有す
る８つの磁極Ｐｌ乃至Ｐ８を形成している。各ステータ
には、ステータ磁極歯４６が形成されており、そしてこ
の歯は、好ましくはステップモータ３１のステータ積層
体２８上の磁極歯と同一であるのがよい、かくして、対
向するロータ歯４４およびステータ磁極歯４６は、ステ
ップモータのロータ磁極片およびステータ歯がなすのと
同じ整列および相互関係を有することになる。
この好ましい実施例においては、１例として４相、８極
ステツプモータ３１について記述され、ロータは５０本
の歯を有するものとする。ステータ磁極歯の位置は、第
３図に例示される特定のシャフト位置に対して、磁極Ｐ
３およびＰｌのロータおよびステータ歯が正確に整列さ
れ、他方磁極Ｐ１およびＰ５のロータおよびステータ歯
が全く整列からはずれているように選択されるのがよい
、同じ回転位置に対しかつ反時計方向回転を仮定すると
、磁極片Ｐ２およびＰ６に対向するロータ歯は、対向す
るステータ磁極歯に対して１／４歯ピツチだけ進んでお
り、磁極片Ｐ４およびＰ８に対向するロータ歯は、その
磁極の対向する歯に関して３／４歯ピツチだけ進んでい
る。
ステツプモータ３１について記述され、ロータは５０本
の歯を有するものとする。ステータ磁極歯の位置は、第
３図に例示される特定のシャフト位置に対して、磁極Ｐ
３およびＰｌのロータおよびステータ歯が正確に整列さ
れ、他方磁極Ｐ１およびＰ５のロータおよびステータ歯
が全く整列からはずれているように選択されるのがよい
、同じ回転位置に対しかつ反時計方向回転を仮定すると
、磁極片Ｐ２およびＰ６に対向するロータ歯は、対向す
るステータ磁極歯に対して１／４歯ピツチだけ進んでお
り、磁極片Ｐ４およびＰ８に対向するロータ歯は、その
磁極の対向する歯に関して３／４歯ピツチだけ進んでい
る。
それゆえ、上述のロータ位置に対して、磁極Ｐ３および
Ｐｌの歯のエアギャップを横切る磁気抵抗は最小値にあ
り、これらの磁極の巻線のインダクタンスは最小値にあ
る。他方、磁極Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６およびＬ８のエアギャ
ップの各々の磁気抵抗は、第３図の例示に位置において
同じであり、最大値と最小値との中間にある。これらの
磁極の巻線のインダクタンスは、等しい価より成る。
Ｐｌの歯のエアギャップを横切る磁気抵抗は最小値にあ
り、これらの磁極の巻線のインダクタンスは最小値にあ
る。他方、磁極Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６およびＬ８のエアギャ
ップの各々の磁気抵抗は、第３図の例示に位置において
同じであり、最大値と最小値との中間にある。これらの
磁極の巻線のインダクタンスは、等しい価より成る。
対応する番号のトランスジューサ磁極Ｐ１乃至Ｐ８に対
する磁極巻線Ｌｌ乃至Ｌ８は、上述のステップモータ磁
極巻線と同様に磁極上に形成され組み立てられるのがよ
い。
する磁極巻線Ｌｌ乃至Ｌ８は、上述のステップモータ磁
極巻線と同様に磁極上に形成され組み立てられるのがよ
い。
本発明の第１の実施例に従うと、巻線Ｌｌ乃至Ｌ８は、
第４図に示されるようにセンサブリッジ回路４８および
５０から接続されている。ブリッジ回路は、リード５２
により、振幅７１周波数ｆの正弦波搬送波交番電圧源と
接続されている。しかして、この電圧の瞬時値は、Ｖｃ
ｏｓωｃｔにより表わされる。ここで、ωＣは搬送波電
圧の周波数ｆの２π倍に等しく、モしてｔは時間を表わ
す。ブリッジ回路・４８の出力電圧はｅ、とじて表わさ
れ、ブリッジ回路５０の出力電圧はｅ８として表わされ
る。
第４図に示されるようにセンサブリッジ回路４８および
５０から接続されている。ブリッジ回路は、リード５２
により、振幅７１周波数ｆの正弦波搬送波交番電圧源と
接続されている。しかして、この電圧の瞬時値は、Ｖｃ
ｏｓωｃｔにより表わされる。ここで、ωＣは搬送波電
圧の周波数ｆの２π倍に等しく、モしてｔは時間を表わ
す。ブリッジ回路・４８の出力電圧はｅ、とじて表わさ
れ、ブリッジ回路５０の出力電圧はｅ８として表わされ
る。
第４図の回路の動作は、第３図に仮定されたロータ位置
を考慮し、そして簡単にするため、上述のごとき磁極巻
線の自己インダクタンスの変化のみを考慮に入れること
により説明できる。インダクタンスＬ３およびＬｌは最
大値にあり、インダクタンスＬｌおよびＬ５は最小値に
あるから、ブリッジ出力電圧ｅ、は最大振幅にある。逆
に、このロータ位置において、インダクタンスＬ２、Ｌ
４、Ｌ６およびＬ８はすべて等しい値より成り、ブリッ
ジ出力電圧ｅ２は理論的にＯ振幅にある。ロータが全１
歯ピツチをを前進するにつれ、ブリッジ回路のインダク
タンス値は、各々全１サイクルで変化する。好ましくは
、搬送波周波数ｆは、ロータ運動の１ピツチの継続時間
に関して非常に短い周期を有す、るように選ばれ、それ
により、電圧ｅｌおよびｅ３が、互いに直交関係の、す
なわち位相が９０電気度シフトされた振幅変調正弦波形
状となるようになされる。しかして、各変調サイクルは
、１歯ピツチのロータ運動に対応する。
を考慮し、そして簡単にするため、上述のごとき磁極巻
線の自己インダクタンスの変化のみを考慮に入れること
により説明できる。インダクタンスＬ３およびＬｌは最
大値にあり、インダクタンスＬｌおよびＬ５は最小値に
あるから、ブリッジ出力電圧ｅ、は最大振幅にある。逆
に、このロータ位置において、インダクタンスＬ２、Ｌ
４、Ｌ６およびＬ８はすべて等しい値より成り、ブリッ
ジ出力電圧ｅ２は理論的にＯ振幅にある。ロータが全１
歯ピツチをを前進するにつれ、ブリッジ回路のインダク
タンス値は、各々全１サイクルで変化する。好ましくは
、搬送波周波数ｆは、ロータ運動の１ピツチの継続時間
に関して非常に短い周期を有す、るように選ばれ、それ
により、電圧ｅｌおよびｅ３が、互いに直交関係の、す
なわち位相が９０電気度シフトされた振幅変調正弦波形
状となるようになされる。しかして、各変調サイクルは
、１歯ピツチのロータ運動に対応する。
第５図は、出力電圧ｅ、およびｅ８を採用して有効なデ
ィジタル位置出力を得るための代表的回路配置を表わし
ている。リード５２上の搬送波周波数電圧は、第４図の
５４で略示されるトランスジューサブリッジ回路に接続
されている。ブリッジ回路の出力電圧ｅ、およびｅ！は
、振幅変調波形としてそれぞれ５６および５８で表わさ
れている。変調の振幅は、それぞれ八〇の正弦および余
弦として変わる。ここで、Ａはロータ上の歯の数を表わ
し、θはロータの回転角度に等しい、かくして、ロータ
の各全１回転においてＡサイクルの変調が存在する。
ィジタル位置出力を得るための代表的回路配置を表わし
ている。リード５２上の搬送波周波数電圧は、第４図の
５４で略示されるトランスジューサブリッジ回路に接続
されている。ブリッジ回路の出力電圧ｅ、およびｅ！は
、振幅変調波形としてそれぞれ５６および５８で表わさ
れている。変調の振幅は、それぞれ八〇の正弦および余
弦として変わる。ここで、Ａはロータ上の歯の数を表わ
し、θはロータの回転角度に等しい、かくして、ロータ
の各全１回転においてＡサイクルの変調が存在する。
電圧ｅＩおよびｅｍは、ついでディジタル２進位置情報
にデコードされ、そして該情報は、回転位置を指示乃至
表示するのに使用され、あるいはトランスジューサに取
り付けられるモータのトルク、速度または位置を制御す
るのに使用される。
にデコードされ、そして該情報は、回転位置を指示乃至
表示するのに使用され、あるいはトランスジューサに取
り付けられるモータのトルク、速度または位置を制御す
るのに使用される。
まず、これらの電圧は、接続６４により、リード５２上
の原振送波信号を使用して回路６０および６２において
別々にかつ同期的に復調される。この復調は、センサ回
路出力から搬送波周波数ｆを除去する働きをする０回路
６０および６２は、電圧ｅＩおよびｅ、が、項ＣＯＷ
（ωｃｔ）がそのピーク値１にあって最大振幅にあると
き該電圧をサンプルすることにより動作する形式より成
る。このサンプリングは、値Ｖａｉｎ（Ａθ）およびＶ
ｃｏｓ （Ａθ）を有する信号を６４および６６に生ず
る。これらの信号はついでアナログ−ディジタルコンバ
ータ６８および７０に結合されるが、この回路はその入
力電圧の大きさをｍビットを有する２進形式で表わすよ
うに構成されている。しかしてｍの値は、所望の分解能
を提供するように選択されている。７２および７４で示
されるコンバータの出力は、それらがディジタル形式で
あることを指示するため太い矢印で表わされている。
の原振送波信号を使用して回路６０および６２において
別々にかつ同期的に復調される。この復調は、センサ回
路出力から搬送波周波数ｆを除去する働きをする０回路
６０および６２は、電圧ｅＩおよびｅ、が、項ＣＯＷ
（ωｃｔ）がそのピーク値１にあって最大振幅にあると
き該電圧をサンプルすることにより動作する形式より成
る。このサンプリングは、値Ｖａｉｎ（Ａθ）およびＶ
ｃｏｓ （Ａθ）を有する信号を６４および６６に生ず
る。これらの信号はついでアナログ−ディジタルコンバ
ータ６８および７０に結合されるが、この回路はその入
力電圧の大きさをｍビットを有する２進形式で表わすよ
うに構成されている。しかしてｍの値は、所望の分解能
を提供するように選択されている。７２および７４で示
されるコンバータの出力は、それらがディジタル形式で
あることを指示するため太い矢印で表わされている。
７２および７４の２進信号は、２ｍのアドレスビットを
有するディジタルアドレス゛可能メモリ装置７６に供給
される。このメモリ装置は、信号７２および信号７４に
対する可能な値組合せの各々に対してメモリセルを含む
、かくして、２１のメモリセルが存在する。各メモリセ
ルは、そごに恒久的に記憶されるｎの２進ビツトを有す
るが、これらビットは、そのセルに対する入力値に対応
する角度θをディジタル形式で表わす、出カフ８には、
ｎビットの分解能でθの特定の値が現われる。この手段
により、各トランスジューサ磁極に対して、２ｎの異な
る位置が決定できる。Ｐの磁極を有するトランスジュー
サに対して、トランスジューサの各回転ごとに、総計Ｐ
（２ｆｌ）の位置が決定できる。
有するディジタルアドレス゛可能メモリ装置７６に供給
される。このメモリ装置は、信号７２および信号７４に
対する可能な値組合せの各々に対してメモリセルを含む
、かくして、２１のメモリセルが存在する。各メモリセ
ルは、そごに恒久的に記憶されるｎの２進ビツトを有す
るが、これらビットは、そのセルに対する入力値に対応
する角度θをディジタル形式で表わす、出カフ８には、
ｎビットの分解能でθの特定の値が現われる。この手段
により、各トランスジューサ磁極に対して、２ｎの異な
る位置が決定できる。Ｐの磁極を有するトランスジュー
サに対して、トランスジューサの各回転ごとに、総計Ｐ
（２ｆｌ）の位置が決定できる。
実際には、第４図のブリッジ回路の動作は、ロータの運
動により磁極巻線の自己インダクタンスが変わるだけで
なく、巻線間の相互インダクタンスも変わるとい゛う事
実により複雑となる。これは、磁性材料、代表的には鉄
の各層が各巻線中を通るということから生ずる。各巻線
と１つおきの巻線間に相互結合があるが、実際には、普
通、特定の巻線と次の隣接する巻線間の結合のみを考慮
すればよい。
動により磁極巻線の自己インダクタンスが変わるだけで
なく、巻線間の相互インダクタンスも変わるとい゛う事
実により複雑となる。これは、磁性材料、代表的には鉄
の各層が各巻線中を通るということから生ずる。各巻線
と１つおきの巻線間に相互結合があるが、実際には、普
通、特定の巻線と次の隣接する巻線間の結合のみを考慮
すればよい。
また、組み立てられたトランスジューサは、完全な磁気
的対称を有さないかもしれないから、回転角度に関して
相互インダクタンスに変動が生ずる。相互インダクタン
スを考慮に入れてブリッジ出力電圧ｅ１およびｅ３の分
析を行なうと、これらの電圧は、第５図に示される項に
加えて、Ａｓ／ωＣに比例する振幅を有する振幅変調さ
れた正弦および余弦波である追加の項を有する。ここで
、Ｓはロータの角速度ｄθ／ｄｔである。
的対称を有さないかもしれないから、回転角度に関して
相互インダクタンスに変動が生ずる。相互インダクタン
スを考慮に入れてブリッジ出力電圧ｅ１およびｅ３の分
析を行なうと、これらの電圧は、第５図に示される項に
加えて、Ａｓ／ωＣに比例する振幅を有する振幅変調さ
れた正弦および余弦波である追加の項を有する。ここで
、Ｓはロータの角速度ｄθ／ｄｔである。
温度変動に対す慕トランスジューサの感性を減するため
に、各巻線にかかる誘導的電圧降下は抵抗電圧降下より
ずっと大きくするのが好ましい。
に、各巻線にかかる誘導的電圧降下は抵抗電圧降下より
ずっと大きくするのが好ましい。
ブリッジ回路４８および５０の出力接続は、高インピー
ダンスを有する振幅復調電子回路６０および６２に接続
されるのがよく、それにより出力回路中を流れる電流の
大きさを減するのがよい。
ダンスを有する振幅復調電子回路６０および６２に接続
されるのがよく、それにより出力回路中を流れる電流の
大きさを減するのがよい。
これにより、この電流が出力電圧ｅｌおよびｅ。
に及ぼす影響は低減される。
出力電圧ｅｌおよびｅ雪はＶに比例するから、リード５
２上の入力搬送波電圧の振幅に小さい周波数変動すなは
ちドリフトとがあると、出力電圧の振幅に比例する変化
が生ずることは明らかである。それゆえ、特にアナログ
フィードバックを備える応用にあっては、供給される入
力搬送波電圧が十分に調整されることが望ましい。
２上の入力搬送波電圧の振幅に小さい周波数変動すなは
ちドリフトとがあると、出力電圧の振幅に比例する変化
が生ずることは明らかである。それゆえ、特にアナログ
フィードバックを備える応用にあっては、供給される入
力搬送波電圧が十分に調整されることが望ましい。
第６乃至８図は、ロータ位置の関数として位相変調され
る出力電圧を発生するように第３図のステータ巻線を付
勢するための２つの代替方式を例示するものである。第
６図の簡単な方式においては、電源８ｏが、直径を挟ん
で相対する巻線ＬｌおよびＬ５中に正弦変動電流を発生
する。同様に、電源８２は、該電流と９０”位相が異な
る正弦変動電流を発生し、巻線Ｌ３およびＬ７中に流す
、この場合、磁束路が隣接する巻線を結合するため、巻
線Ｌ２およびＬ６に出力電圧が発生する。詳述すると、
巻線Ｌ１およびＬ２間、および巻線Ｌ３およびＬ２間に
相互インダクタンスが存在する。何故ならば、これらの
各対の巻線は相互に隣接しているからである０巻線Ｌ２
にかかる電圧は、この巻線と巻線ＬｌおよびＬ３の各々
との間の相互インダクタンスに影響を及ぼすロータの角
度位置の関数である特性を有する０巻線Ｌ２にかかる電
圧は、正弦変動成分または項の和として表わすことがで
きることが分かった。かかる項の１つは、電源８０およ
び８２により発生される電流に関してロータ位置に依存
して変わる位相角度を有する。
る出力電圧を発生するように第３図のステータ巻線を付
勢するための２つの代替方式を例示するものである。第
６図の簡単な方式においては、電源８ｏが、直径を挟ん
で相対する巻線ＬｌおよびＬ５中に正弦変動電流を発生
する。同様に、電源８２は、該電流と９０”位相が異な
る正弦変動電流を発生し、巻線Ｌ３およびＬ７中に流す
、この場合、磁束路が隣接する巻線を結合するため、巻
線Ｌ２およびＬ６に出力電圧が発生する。詳述すると、
巻線Ｌ１およびＬ２間、および巻線Ｌ３およびＬ２間に
相互インダクタンスが存在する。何故ならば、これらの
各対の巻線は相互に隣接しているからである０巻線Ｌ２
にかかる電圧は、この巻線と巻線ＬｌおよびＬ３の各々
との間の相互インダクタンスに影響を及ぼすロータの角
度位置の関数である特性を有する０巻線Ｌ２にかかる電
圧は、正弦変動成分または項の和として表わすことがで
きることが分かった。かかる項の１つは、電源８０およ
び８２により発生される電流に関してロータ位置に依存
して変わる位相角度を有する。
同様の理由で、巻線Ｌ６上の電圧は、電源８０および８
２により発生される電流に関してロータ位置に依存して
変わる位相角度を持つ項を有する。かかる電圧は、巻線
Ｌ２上の電圧に関して加算でき、該電圧と同相である。
２により発生される電流に関してロータ位置に依存して
変わる位相角度を持つ項を有する。かかる電圧は、巻線
Ｌ２上の電圧に関して加算でき、該電圧と同相である。
これらの電圧は、供給される電流に対して指示された位
相角度を有する出力電圧ｅ０を発生する。実際に、巻線
セットＬ１、Ｌ３、Ｌ２またはＬ５、Ｌ７、Ｌ６のいず
れも、有効な位相変調出力を生ずるために他のセットな
しに使用できる。
相角度を有する出力電圧ｅ０を発生する。実際に、巻線
セットＬ１、Ｌ３、Ｌ２またはＬ５、Ｌ７、Ｌ６のいず
れも、有効な位相変調出力を生ずるために他のセットな
しに使用できる。
出力電圧ｅ０の位相変調成分に加えて、一定振幅および
位相を有する電圧成分も誘起される。この成分は有効で
ないから、演算増幅器加算接続により減算されよう、そ
のとき、生ずる出力電圧ｅ０は、単に位相変調正弦波電
圧である。
位相を有する電圧成分も誘起される。この成分は有効で
ないから、演算増幅器加算接続により減算されよう、そ
のとき、生ずる出力電圧ｅ０は、単に位相変調正弦波電
圧である。
第８図は、第６図の出力電圧ｅ０を有効なディジタル位
置出力に変換するための方式を例示するものである。第
６図の巻線接続は、８４で略示されている。出力信号ｅ
０は下式により表わされる。
置出力に変換するための方式を例示するものである。第
６図の巻線接続は、８４で略示されている。出力信号ｅ
０は下式により表わされる。
ｅ’ｏ ＝ Ｖｓｉｎ （ωｃｔ＋ Ａθ）＋
ｆ（ｔ） （１）ここで、ｆ （ｔ）は定振幅お
よび位相の項である０回路８６は、８８にて逆関数−ｆ
（ｔ）を加えることによりこの項を減算するように動
作する。したがって、９０の出力は、電源８２と同じ周
波数および振幅の、ただし位置に依存して変わる位相シ
フトをもつ時間変動電圧である。
ｆ（ｔ） （１）ここで、ｆ （ｔ）は定振幅お
よび位相の項である０回路８６は、８８にて逆関数−ｆ
（ｔ）を加えることによりこの項を減算するように動
作する。したがって、９０の出力は、電源８２と同じ周
波数および振幅の、ただし位置に依存して変わる位相シ
フトをもつ時間変動電圧である。
回路９２．９４および９６は、９ｏおよび電源８２から
の接続９８における信号を処理し、２進位置出力を生ず
る。この処理は、後述されるように、２信号間の位相角
度を測定することにより遂行される。
の接続９８における信号を処理し、２進位置出力を生ず
る。この処理は、後述されるように、２信号間の位相角
度を測定することにより遂行される。
回路９４は、ゼロ交叉検出器であり、９８における信号
が正スロープに関してゼロ値を有するときディジタル出
力１００を生ずる。これは、ωｃｔが２πの倍数である
ときに起こる。この信号１００は、周波数１／（ωｃｔ
）の周波数で周期的である。
が正スロープに関してゼロ値を有するときディジタル出
力１００を生ずる。これは、ωｃｔが２πの倍数である
ときに起こる。この信号１００は、周波数１／（ωｃｔ
）の周波数で周期的である。
回路９２もまた、機能が回路９４と類似のゼロ交叉検出
器である。この回路９２は、９０の信号を処理して、該
信号が正スロープに関して零値を有するとき１０２に信
号を生ずる。この信号も周波数１／（ωｃｔ）を有する
が、１００の信号に関してシャフト位置に比例する角度
だけ位相シフトされている。
器である。この回路９２は、９０の信号を処理して、該
信号が正スロープに関して零値を有するとき１０２に信
号を生ずる。この信号も周波数１／（ωｃｔ）を有する
が、１００の信号に関してシャフト位置に比例する角度
だけ位相シフトされている。
回路９６はゲート付き２進カウンタであり、そしてこの
カウンタは、イネーブルされるとき、１０４に接続され
る適当な電源により周波数ｙにて計算を行なう、このカ
ウンタのイネーブルおよびイネーブル解除は、１００お
よび１０２の信号により制御され、１００の信号はカウ
ンタをリセツトして計算を開始せしめ、モして１０２の
信号はカウンタのイネーブルを解除する。
カウンタは、イネーブルされるとき、１０４に接続され
る適当な電源により周波数ｙにて計算を行なう、このカ
ウンタのイネーブルおよびイネーブル解除は、１００お
よび１０２の信号により制御され、１００の信号はカウ
ンタをリセツトして計算を開始せしめ、モして１０２の
信号はカウンタのイネーブルを解除する。
このようにして、電源８２により供給される信号のゼロ
交叉は、カウンタをして計算を開始せしめ、位置に依存
する時点にて起こる９ｏの信号のゼロ交叉は、カウンタ
をして計算を停止せしめる。カウンタが計算を停止した
ら、カウンタの内容が、出力１０６において選択された
数のビットを含む２進形式で得られ、位相シフト、した
がってトランスジューサの位置を表わす。
交叉は、カウンタをして計算を開始せしめ、位置に依存
する時点にて起こる９ｏの信号のゼロ交叉は、カウンタ
をして計算を停止せしめる。カウンタが計算を停止した
ら、カウンタの内容が、出力１０６において選択された
数のビットを含む２進形式で得られ、位相シフト、した
がってトランスジューサの位置を表わす。
第７図は、信号ｅ０を発生する第６図の回路８４に置換
し得る第２の代替回路１０８示している。この方式にお
いては、トランスジューサの全磁極巻線が採用される０
巻線は、電圧ｅｏにおいて所望されない項を発生する傾
向があるすべての変動インダクタンスは相互に相殺され
るように接続される。特に、時局巻線は、ロータが回転
されるにつれ角度変動項が相互に相殺されるように、回
路内に配置される０例えば、第３図に図示される磁極形
態を第７図の接続と比較すると、磁極巻線Ｌ１およびＬ
５の自己インダクタンスが巻線Ｌ３およびＬ７の自己イ
ンダクタンスと１８０度位相がずれていることが分かる
。それゆえ、全部で４つのこれらの巻線の自己インダク
タンスの和は、単にＤＣレベルとなる。磁極巻線の相互
インダクタンスが関係する限りにおいて、接続極性のこ
の配置により、相互環のすべては、ＤＣレベル項を含め
て相殺せしめられる。これは、速度依存項にも適用され
る。
し得る第２の代替回路１０８示している。この方式にお
いては、トランスジューサの全磁極巻線が採用される０
巻線は、電圧ｅｏにおいて所望されない項を発生する傾
向があるすべての変動インダクタンスは相互に相殺され
るように接続される。特に、時局巻線は、ロータが回転
されるにつれ角度変動項が相互に相殺されるように、回
路内に配置される０例えば、第３図に図示される磁極形
態を第７図の接続と比較すると、磁極巻線Ｌ１およびＬ
５の自己インダクタンスが巻線Ｌ３およびＬ７の自己イ
ンダクタンスと１８０度位相がずれていることが分かる
。それゆえ、全部で４つのこれらの巻線の自己インダク
タンスの和は、単にＤＣレベルとなる。磁極巻線の相互
インダクタンスが関係する限りにおいて、接続極性のこ
の配置により、相互環のすべては、ＤＣレベル項を含め
て相殺せしめられる。これは、速度依存項にも適用され
る。
分析の目的上、すべての磁極巻線は、同一の抵抗および
インダクタンス特性を有するものと仮定し得る。かくし
て、各磁極巻線の抵抗をＲと定めることができる。各巻
線のインダクタンスは、ロータ角度の関数として周期的
に変わるから、自己インダクタンスは、一定値Ｌ０およ
びロータ角度とともに変わる基本周波数として表わすこ
とができる。かくして、第７図の回路における電流工、
およびＩ２は、下式により表わされる。
インダクタンス特性を有するものと仮定し得る。かくし
て、各磁極巻線の抵抗をＲと定めることができる。各巻
線のインダクタンスは、ロータ角度の関数として周期的
に変わるから、自己インダクタンスは、一定値Ｌ０およ
びロータ角度とともに変わる基本周波数として表わすこ
とができる。かくして、第７図の回路における電流工、
およびＩ２は、下式により表わされる。
ｊ４ＬｏＪ Ｓ ＋４に
ここで、Ｓはラプラス演算子である。これらの式は、各
回路内の総誘導的リアクタンスが総抵抗より非常に大き
いと仮定すると、さらに簡単化でき、下式のようになる
。
回路内の総誘導的リアクタンスが総抵抗より非常に大き
いと仮定すると、さらに簡単化でき、下式のようになる
。
ついで信号ｅｒｓｒおよびｅｏｚに対する式が誘導でき
る。これら信号は演算増幅器加算接続に対する入力とし
て接続でき゛、該増幅器はロータ角度に比例する位相を
有するＡＣ信号ｅｏを発生する。
る。これら信号は演算増幅器加算接続に対する入力とし
て接続でき゛、該増幅器はロータ角度に比例する位相を
有するＡＣ信号ｅｏを発生する。
以上の説明から、本発明が、ステップモータシステムの
フィードバックループに使用するに適当な経済的で高度
に正確なトランスジューサを提供することは明らかであ
ろう、−トランスジューサはモータの１歯ピツチすなは
ちステップ内に正確な位置情報を与えるから、少量の雑
音によって位置に恒久的なエラーが導入されることはな
い０本発明に従って構成されるトランスジューサは、主
として銅および鉄から構成されかつステップモータと同
じロータおよびステータ屡から作られるから、比較的廉
価である。それゆえ、トランスジューサの製造に際して
、モータ製造者は新しい技術または異なる技術をまった
く必要とせず、ステップモータの製造に採用されたのと
同じ製造装置をトランスジューサの製造に使用できる。
フィードバックループに使用するに適当な経済的で高度
に正確なトランスジューサを提供することは明らかであ
ろう、−トランスジューサはモータの１歯ピツチすなは
ちステップ内に正確な位置情報を与えるから、少量の雑
音によって位置に恒久的なエラーが導入されることはな
い０本発明に従って構成されるトランスジューサは、主
として銅および鉄から構成されかつステップモータと同
じロータおよびステータ屡から作られるから、比較的廉
価である。それゆえ、トランスジューサの製造に際して
、モータ製造者は新しい技術または異なる技術をまった
く必要とせず、ステップモータの製造に採用されたのと
同じ製造装置をトランスジューサの製造に使用できる。
トランスジューサは、モータと同じケースまたはハウジ
ングに容易に嵌め込むことができ、少量の慣性しか付加
しない、何故ならば、有効な出力電圧を得るのに、普通
僅かの巻線と層（、薄板）しか必要としないからである
。トランスジューサは、モータ自身と同じ過酷な条件な
を取り扱うことができ、モータにより生ずる温度異常に
不感知である。トランスジューサはブラシを有さないか
ら、サービスや交換を必要とする摩耗部品が存在しない
０本発明のトランスジューサは、シャフトの偏心が第４
図に示されるようにブリッジ接続により相殺されるから
、シャフト偏心に比較的不感知である。また、本発明の
トランスジューサは、ステップモータに対するディジタ
ルまたはアナログフィードバックシステムのいずれとも
採用できる。
ングに容易に嵌め込むことができ、少量の慣性しか付加
しない、何故ならば、有効な出力電圧を得るのに、普通
僅かの巻線と層（、薄板）しか必要としないからである
。トランスジューサは、モータ自身と同じ過酷な条件な
を取り扱うことができ、モータにより生ずる温度異常に
不感知である。トランスジューサはブラシを有さないか
ら、サービスや交換を必要とする摩耗部品が存在しない
０本発明のトランスジューサは、シャフトの偏心が第４
図に示されるようにブリッジ接続により相殺されるから
、シャフト偏心に比較的不感知である。また、本発明の
トランスジューサは、ステップモータに対するディジタ
ルまたはアナログフィードバックシステムのいずれとも
採用できる。
４、 ｔ１日
第１図は位置トランスジューサがハウジング内にハイブ
リッドステップモータとともに合体された本発明の好ま
しい実施例の一部断面の立面図、第２図は第１図の装置
の２−２線による断面図、第３図は第２図に類似のモー
タ軸線に垂直な平面による拡大断面図で、トランスジュ
ーサの全ステータ磁極を示す図、第４図は第３図におけ
るように番号を付された磁極に対応する磁極巻線の回路
図で、ロータ位置の関数として振幅変調された出力電圧
の発生を示す図、第５図は第４図の出力電圧を有効ディ
ジタル位置出力に変換する回路を示すブロック図、第６
図は第３図におけるごとく番号を付された磁極に対する
第１の代替接続を示す回路図で、ロータ位置の関数とし
て位相変調される出力電圧の発生を示す図、第７図は第
３図におけるごとく番号を付された磁極に対する第２の
代替接続を示す回路図で、ロータ位置の関数として位相
変調される出力電圧の発生を示す図、第８図は第６図ま
たは第７図の出力電圧を有効ディジタル位置出力に変換
する回路を示すブロック図である。
リッドステップモータとともに合体された本発明の好ま
しい実施例の一部断面の立面図、第２図は第１図の装置
の２−２線による断面図、第３図は第２図に類似のモー
タ軸線に垂直な平面による拡大断面図で、トランスジュ
ーサの全ステータ磁極を示す図、第４図は第３図におけ
るように番号を付された磁極に対応する磁極巻線の回路
図で、ロータ位置の関数として振幅変調された出力電圧
の発生を示す図、第５図は第４図の出力電圧を有効ディ
ジタル位置出力に変換する回路を示すブロック図、第６
図は第３図におけるごとく番号を付された磁極に対する
第１の代替接続を示す回路図で、ロータ位置の関数とし
て位相変調される出力電圧の発生を示す図、第７図は第
３図におけるごとく番号を付された磁極に対する第２の
代替接続を示す回路図で、ロータ位置の関数として位相
変調される出力電圧の発生を示す図、第８図は第６図ま
たは第７図の出力電圧を有効ディジタル位置出力に変換
する回路を示すブロック図である。
１２：ハイブリッドステップモータ
１４：ハウジング
１６．１８：端部（ハウジングの）
２０：軸受
２４：ハウジングスリーブ
２６：ステータ層
２８：モータステータ積層体
３０ニドランスジユ一サステータ積層体３１ニステップ
モータ ３４．３６：ロータ磁極片 ３８：非磁性材料スペーサ ３９ニドランスジユーサ ４０：ロータ ４２：層 ４４：ロータ歯 ４６：ステータ磁極歯 ４８．５０：センサブリッジ回路 ａ ５２：リード ＦＩＧ、 ７
モータ ３４．３６：ロータ磁極片 ３８：非磁性材料スペーサ ３９ニドランスジユーサ ４０：ロータ ４２：層 ４４：ロータ歯 ４６：ステータ磁極歯 ４８．５０：センサブリッジ回路 ａ ５２：リード ＦＩＧ、 ７
Claims (17)
- （１）輪状に離間された歯および回転駆動装置に取り付
けるための手段を備える磁性材料のロータ歯に対向する
複数の輪状に離間された歯を有する面を具備する少なく
とも１つの磁極および少なくとも２つの磁極巻線を備え
るステータと、磁極巻線の少なくとも１つに交番電源を
接続するための手段と、磁極巻線の少なくとも１つに接
続され、該巻線に誘起され、ステータに関するロータの
角度位置の関数として変わる特性を有する電圧成分に応
答する位置検出回路とを備える回転位置トランスジュー
サ。 - （２）前記検出回路が、前記誘起電圧成分と電圧源間の
位相変位に応答する特許請求の範囲第１項記載のトラン
スジューサ。 - （３）各々磁極巻線が巻かれた少なくとも２つの角度的
に離間されたステータ磁極を備え、前記電源が一方の磁
極上の巻線に接続され、検出回路が他方の磁極上の巻線
に接続されている特許請求の範囲第２項記載のトランス
ジューサ。 - （４）各々巻線が巻かれた第１および第２の角度的に離
間されたステータ磁極と、第１磁極の巻線に電源の第１
の位相の電圧を接続するための手段と、第２磁極の巻線
に前記電源の第１位相から変位された第２の位相の電圧
を接続するための手段と、第１および第２磁極間にあっ
て、検出回路に接続される巻線を有する第３のステータ
磁極を備える特許請求の範囲第３項記載のトランスジュ
ーサ。 - （５）ステータが複数の輪状に離間された磁極を有し、
隣接する磁極の歯が、それに対向するロータ歯に関して
角度的変位が漸次進んでいる特許請求の範囲第１項記載
のトランスジューサ。 - （６）少なくとも２つの磁極が巻線を有しており、前記
電源が一方の磁極の巻線に接続され、検出回路が他方の
磁極の巻線に接続される特許請求の範囲第５項記載のト
ランスジューサ。 - （７）第１の磁極上の巻線に電圧源の第１の位相の電圧
を接続するための手段と、第２の磁極上の巻線に前記電
圧源の第１位相から変位された第２の位相の電圧を接続
するための手段と、前記第１および第２磁極間の第３の
磁極上の巻線を検出回路に接続するための手段を備える
特許請求の範囲第６項記載のトランスジューサ。 - （８）４の整数倍の角度的に均一に離間された磁極を有
する特許請求の範囲第５項記載のトランスジューサ。 - （９）９０°離間された少なくとも４つの磁極を有し、
各磁極の歯が、ロータ歯に関して直径を挟んで相対する
磁極と同じ角度変位を有し、検出回路が、前記電源に並
列に接続される１対の回路腕を有し、各回路腕が、９０
°離間された２つの磁極の直列接続巻線より成り、前記
回路腕がブリッジ回路を形成している特許請求の範囲第
５項記載のトランスジューサ。 - （１０）検出回路が、ブリッジ回路の出力電圧の振幅変
調に応答する特許請求の範囲第９項記載のトランスジュ
ーサ。 - （１１）８つの磁極を備え、検出回路が２つのブリッジ
回路を形成する２対の回路腕を備え、隣接する磁極の巻
線が異なるブリッジ回路に接続されており、ブリッジ回
路の出力電圧の位相が直交するようになされている特許
請求の範囲第９項記載のトランスジューサ。 - （１２）輪状に離間された歯を有する磁性材料のロータ
と、２組の磁極を備え、各磁極が、巻線と、ロータ歯と
対向する複数の離間した歯を有する面とを具備し、磁極
の各組が４の整数倍の角度的に均一に離間された磁極を
有し、各組の隣接する磁極の歯が、対向するロータ歯に
関して角度偏倚が漸次進んでおり、磁極の一方の組の巻
線が駆動電圧源に接続されるよう構成されているステー
タと、他方の組の磁極巻線の少なくとも１つに交番搬送
波電圧源を接続するための手段と、前記他方の組の磁極
巻線の少なくとも１つと接続され、該磁極巻線に誘起さ
れ、ステータに関するロータの角度位置の関数として変
わる特性を有する電圧成分に応答する位置検出回路とを
備える、回転位置トランスジューサを具備するステップ
モータ。 - （１３）２組の磁極がロータの軸線方向に変位されてい
る特許請求の範囲第１２項記載のステップモータ。 - （１４）２組のステータ磁極が同じ形状を有する層から
形成されている特許請求の範囲第１２項記載のステップ
モータ。 - （１５）２組のステータ磁極をロータとともに包囲する
ハウジングを備える特許請求の範囲第１２項記載のステ
ップモータ。 - （１６）前記交番電圧源の周波数が、駆動電圧源により
発生されるモータ速度より相当大きい特許請求の範囲第
１２項記載のステップモータ。 - （１７）検出回路が、各ブリッジ回路のアナログ出力を
ディジタル形式に変換する手段と、アドレスビットが前
記変換手段に接続され、前記変換手段の同時出力の組合
せと同数のセルを含むアドレス可能なメモリを有し、各
セルに前記同時出力により表わされる角度変位に対応す
るディジタル情報が記憶されている特許請求の範囲第１
１項記載のトランスジューサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/096,522 US4772815A (en) | 1987-09-15 | 1987-09-15 | Variable refluctance position transducer |
| US096522 | 1987-09-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01164298A true JPH01164298A (ja) | 1989-06-28 |
Family
ID=22257753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63228912A Pending JPH01164298A (ja) | 1987-09-15 | 1988-09-14 | 可変磁気抵抗トランスジューサ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4772815A (ja) |
| JP (1) | JPH01164298A (ja) |
| CA (1) | CA1286385C (ja) |
| DE (1) | DE3831248A1 (ja) |
| FR (1) | FR2622967A1 (ja) |
| GB (1) | GB2209837B (ja) |
| IT (1) | IT1227070B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004015889A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Minebea Co Ltd | ステッピングモータ |
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|---|---|---|---|---|
| FI76898C (fi) * | 1987-02-19 | 1988-12-12 | Antti Poro | Elektrisk motor. |
| JPH0190298U (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-14 | ||
| FR2647896B1 (fr) * | 1989-05-30 | 1991-08-09 | Roulements Soc Nouvelle | Capteur de position angulaire et dispositif d'application a plusieurs capteurs |
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- 1987-09-15 US US07/096,522 patent/US4772815A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1988-08-10 GB GB8818967A patent/GB2209837B/en not_active Expired - Lifetime
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- 1988-09-14 DE DE3831248A patent/DE3831248A1/de not_active Withdrawn
- 1988-09-14 FR FR8812005A patent/FR2622967A1/fr not_active Withdrawn
- 1988-09-14 JP JP63228912A patent/JPH01164298A/ja active Pending
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| IT1227070B (it) | 1991-03-14 |
| GB2209837A (en) | 1989-05-24 |
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