(57)【要約】      （修正有）【課題】起動時に、磁極検出動作無しにステッピングモータのロータ位置を検出することができる磁極検出装置を提供する。【解決手段】モータ機械角１回転に対しｎ極対の電気角を持つステッピングモータ３のロータから延長されたシャフト３ｃに連結された複数の外歯部１１１〜１１４を持つ回転子１１と、回転子１１の外歯部１１１〜１１４の周囲に空隙を持って配置された複数の内歯部１２３〜１２６を持つ固定子１２と、複数の内歯部１２３〜１２６と複数の外歯部１１１〜１１４に磁気回路を発生させる励磁コイル１２７ｂを持つ励磁部１２７と、励磁部１２７の励磁コイル１２７ｂを励磁し発生した磁気回路から第１誘導電力を検出する第１検出部１２８と、第２誘導電力を検出する第２検出部１２９とを持つ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械角３６０°にｎ極対の電気角を持つステッピングモータのロータから延長されたシャフトに連結された複数の外歯部を持つ回転子と、
前記回転子の外歯部の周囲に空隙を持って対向して配置された複数の内歯部を持つ固定子と、
複数の内歯部と複数の外歯部に磁束が通る磁気回路を発生させる励磁コイルを持つ励磁部と、
前記励磁部の励磁コイルを励磁し発生した磁束が通る磁気回路から第１誘導電力を検出する第１検出コイルを持つ第１検出部と、
第２誘導電力を検出する第２検出コイルをもつ第２検出部とを持つことを特徴とする磁極検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁極検出装置において、
回転子の外歯部は第１外歯部、第２外歯部、第３外歯部、第４外歯部からなり、
第１外歯部および第３外歯部と、第２外歯部および第４外歯部は回転子の回転方向に所定角度ずらして設けられており、
固定子の内歯部は第１外歯部、第２外歯部、第３外歯部、第４外歯部の周囲に空隙をもって対向して配置されており、
内歯部の内歯の位置は同軸上の同一位置に固定されていることを特徴とする磁極検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の磁極検出装置において、
固定子の内歯部は第１内歯部、第２内歯部、第３内歯部、第４内歯部からなり、第１内歯部および第３内歯部と、第２内歯部および第４内歯部は回転子の回転方向に所定角度ずらして設けられており、
回転子の第１外歯部、第２外歯部、第３外歯部、第４外歯部の外歯の位置は同軸上の同一位置に設けられていることを特徴とする磁極検出装置。
【請求項４】
請求項２及び請求項３記載の磁極検出装置において、
所定角度は
所定角度（機械角）  =３６０°（機械角）÷ｎ÷  （３６０°÷９０°）（電気角）  
で表わされること
を特徴とした磁極検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の磁極検出装置において、
回転子の外歯部の外歯の歯数と、固定子の内歯部の内歯の歯数はｎであること
を特徴とした磁極検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの磁極検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ステッピングモータを閉ループで使用することが提案されている。例えば、直動アクチュエータでは、ステッピングモータに磁気式のインクリメンタルセンサを接続して利用される。
【０００３】
また、ステッピングモータは出力軸の回転角度である機械角３６０°内に複数の磁極が存在することが一般的である。
例えば、ロータの外周の歯数が５０個、すなわち、５０極対の磁極を持つハイブリッド型ステッピングモータが広く利用されている。５０極対の磁極を持つステッピングモータの場合、機械角３６０°において機械角７．２°が電気角の３６０°に相当することになる。また、電気角３６０°毎に励磁安定点が存在することが知られている。  
【０００４】
ステッピングモータを閉ループで使用する場合には、起動時にロータの位置に関係なく磁極検出動作が実行される。磁極検出動作とは、電気角上のロータ位置を検出するための動作である。すなわち、磁極検出動作を行わなければ電気角において、ロータの位置を把握することはできず、ステッピングモータを制御することは不可能であった。
【０００５】
従来、磁極検出動作はロータの位置に関係なく実行される。そのため、磁極検出動作前のロータの位置が電気角において励磁安定点から１８０°離れた付近にあった場合、磁極検出動作時にロータが起動前の位置から励磁安定点まで動いてしまうことによって、振動が発生する場合があった。
【０００６】
これらの問題に対して、特許文献１には微小時間励磁した際のロータの挙動をインクリメンタルセンサにより検出することにより、電気角においてのロータの位置を検出することができる可動子磁極検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−５５９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような可動子磁極検出装置にあっては、ステッピングモータのロータが外力による負荷により動かされてしまうような使用態様等であった場合、電気角上での正しいロータの位置を検出できないという問題があった。
【０００９】
また、アブソリュートセンサを用いることにより、磁極検出動作を不要とすることも考えられるが、一般的に構造が複雑で高価である。また、磁極センサや原点信号センサを付加することにより信号数が多くなり、信号線が増加するという欠点があった。
【００１０】
また、インクリメンタルセンサやアブソリュートセンサは検出素子が熱に弱く、モータの発熱および高温環境での使用に問題となる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記、課題を解決するための、本発明の構成は次のとおりである。
【００１２】
機械角３６０°にｎ極対の電気角を持つステッピングモータのロータから延長されたシャフトに連結された複数の外歯部を持つ回転子と、前記回転子の外歯部の周囲に空隙を持って対向して配置された複数の内歯部を持つ固定子と、複数の内歯部と複数の外歯部に磁束が通る磁気回路を発生させる励磁コイルを持つ励磁部と、前記励磁部の励磁コイルを励磁し発生した磁束が通る磁気回路から第１誘導電力を検出する第１検出コイルを持つ第１検出部と、第２誘導電力を検出する第２検出コイルをもつ第２検出部とを持つことを特徴とする磁極検出装置であり、回転子の外歯部は第１外歯部、第２外歯部、第３外歯部、第４外歯部からなり、第１外歯部および第３外歯部と、第２外歯部および第４外歯部は回転子の回転方向に所定角度ずらして設けられており、固定子の内歯部は第１外歯部、第２外歯部、第３外歯部、第４外歯部の周囲に空隙を持って対向して配置されており同軸上の同一位置に固定されており、内歯部および外歯部の内歯および外歯の歯数はｎであることを特徴とする磁極検出装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の磁極検出装置によれば、励磁部を励磁することにより発生する、第１磁気回路および第２磁気回路の誘導電力を第１検出部および第２検出部により検出し、検出して得られた信号を同期検波して処理することにより、簡易な構成で磁極検出動作を行うことなく、電気角上でのロータ位置を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る電動アクチュエータシステムの概略構成図
【図２】磁極検出装置の縦断面図
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図（外歯と内歯が離間している例）
【図４】図２におけるＡ−Ａ断面図（外歯と内歯が接近している例）
【図５】図２におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図
【図６】図２におけるＥ−Ｅ断面図
【図７】励磁部を示す斜視図
【図８】本件実施例における接続図
【図９】本件実施例における励磁波形および検出波形
【図１０】図２における発生する磁気回路の例
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、実施形態に係る電動アクチュエータシステム１００の概略構成を示す図である。図１に示す電動アクチュエータシステム１００は、ハウジング１、モータカバー２、ステッピングモータ３、ジョイント部材４、軸受部材５、ボールねじ６、ボールナット７、中空ロッド８、ロッド９、磁極検出装置１０および制御装置５０を含んで構成される。
【００１７】
ハウジング１にはモータカバー２が連結されている。モータカバー２内にはステッピングモータ３が収容・配置されている。ステッピングモータ３は、２相ハイブリッド型ステッピングモータである。ステッピングモータ３は、ロータ３ｂと、ステータ３ａと、ロータ３ｂに固着されたシャフト３ｃを含んで構成される。本実施形態において、ステッピングモータ３は２相ハイブリッド型ステッピングモータであり、ステータ３ａには、固定子巻線としてＡ相巻線およびＢ相巻線がステータ３ａの突出部（図示せず）に巻き付けられている。なお、電動アクチュエータシステム１００に搭載されているステッピングモータ３は、ロータ３ｂが機械角３６０°回転する間に５０極対の磁極を持つステッピングモータである。
【００１８】
ステッピングモータ３のシャフト３ｃには、ジョイント部材４を介してボールねじ６が連結されている。ボールねじ６にはボールナット７が螺合しており、ボールナット７には中空ロッド８が固着されている。また、中空ロッド８の先端にはロッド９が連結されている。また、ジョイント部材４は、軸受部材５によって回転可能に軸支されている。また、シャフト３ｃには後述する磁極検出装置１０が連結される。
【００１９】
ステッピングモータ３が制御装置５０から供給される電力に応じて駆動すると、ロータ３ｂおよびシャフト３ｃが回転し、更に、ボールねじ６が回転することにより、ボールねじ６の回転によってその回転を規制されているボールナット７が軸方向に移動する。このボールナット７の移動によって、中空ロッド６、更にはロッド９が軸方向に移動することになる。また、磁極検出装置１０の信号を演算、カウントすることにより、ロッド９の位置を検出することができるため、フィードバック制御によりロッド９を任意の位置に制御することができる。
【００２０】
次に、磁極検出装置１０について、図２および図３を用いて説明する。図２は本発明の一実施形態による、磁極検出装置１０の縦断面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ線による断面図である。
【００２１】
本実施例における磁極検出装置１０は、複数の外歯部を設けた回転子１１と、複数の内歯部材からなる固定子１２とから構成される。回転子１１は、透磁率が比較的高い素材（以下、磁性体）から構成されている。具体的には、ケイ素鋼板やパーマロイなどがある。回転子１１は、ステッピングモータ３のロータ３ｂに固着されたシャフト３ｃの端部に形成されたキー３ｄを、回転子１１に形成されたキー溝１１ｃに嵌合させることによりロータ３ｂと回転子１１とがシャフト３ｃを介して同軸上に連結される。
なお、回転子１１とシャフト３ｃの連結方法は本実施例に限定するものではない、例えば、シャフト３ｃと回転子１１をカップリング等の連結部材によって連結してもよいし、止めねじ等で連結してもよい。
【００２２】
回転子１１には、第１外歯部１１１、第２外歯部１１２、第３外歯部１１３、第４外歯部１１４の４つの外歯部が設けられる。各外歯部の歯数は何れも同数であり、ステッピングモータ５の極対数に合わせて設けられる。具体的には、各外歯部の歯数は５０である。また、第１外歯部１１１および第３外歯１１３と、第２外歯部１１２および第４外歯部１１４は、同軸上設けられており回転子１１の回転方向に所定角度ずらして設けられている。
【００２３】
回転子１１は固定子１２に、ベアリング１３、１４を介して回転自在に支承されており、回転子１１は固定子１２に対して、ステッピングモータ５のロータ３ｂと共に回転する構造となっている。具体的には、回転子１１は、段付部１１ａ、１１ｂが円周状に形成されており、ベアリング１３、１４の内輪が圧入され挿設される。また、固定子１２のフロントブラケット１２１には段付部１２１ａが、リアブラケット１２２には段付部１２２ｂがそれぞれ円周状に形成されており、ベアリング１４の外輪が嵌設される。
【００２４】
次に、固定子１２について説明する。固定子１２は、フロントブラケット１２１、リアブラケット１２２、第１内歯部材１２３、第２内歯部材１２４、第３内歯部材１２５、第４内歯部材１２６、励磁部１２７、第１検出部１２８、第２検出部１２９、第1ヨーク部材１３０、第２ヨーク部材１３１、第３ヨーク部材１３２、ボルト１３３から構成される。リアブラケット１２２には、ボルト１３３、１３３、１３３、１３３（うち２つは図面に表われない）のねじ部が螺合するねじ孔１２２ａ、１２２ａ、１２２ａ、１２２ａ（うち２つは図面に表われない）が形成される。フロントブラケット１２１、第１内歯部材１２３、第２内歯部材１２４、第３内歯部材１２５、第４内歯部材１２６、第1ヨーク部材１３０、第２ヨーク部材１３１、第３ヨーク部材１３２には、ボルト１３３、１３３、１３３，１３３が貫通する４つの貫通孔がそれぞれ形成されており、フロントブラケット１２１側からフロントブラケット１２１、第１内歯部材１２３、第１ヨーク部材１３０、第２内歯部材１２４、第２ヨーク部材１３１、第３内歯部材１２５、第３ヨーク部材１３２、第４内歯部材１２６の順でボルト１３３、１３３、１３３，１３３を挿通し、リアブラケット１２２のねじ孔１２２ａ、１２２ａ、１２２ａ、１２２ａに螺合することにより、各部材が螺設される。本実施例では、４本のボルトにより螺設しているが、ボルトの本数は４本に限らず、３本でもよいし、５本等でもよい。また、リアブラケット１２２にはフランジ部１２２ｃが円周状に形成されており、フランジ部１２２ｃにはボルト１６、１６、１６、１６（うち２つは図面には表われない）が貫通する貫通孔が形成されている。
【００２５】
リアブラケット１２２は位置決めピン１５、１５、１５、１５（うち２つは図面には表われない）によりステッピングモータ３に位置決めされる。また、ステッピングモータ３には、ねじ孔３ｅ、３ｅ、３ｅ、３ｅ（うち２つは図面には表われない）が形成されており、フランジ部１２２ｃはボルト１６、１６、１６、１６（うち２つは図面には表われない）によりステッピングモータ３に螺設される。よって、磁極検出装置１０はステッピングモータ３に固定される。
【００２６】
次に、固定子１２の内歯部となる第１内歯部材１２３、第２内歯部材１２４、第３内歯部材１２５、第４内歯部材１２６について説明する。第１内歯部材１２３、第２内歯部材１２４、第３内歯部材１２５、第４内歯部材１２６はそれぞれ同一構造であるため、第１内歯部材１２３について説明する。図３は、図２におけるＡ−Ａ線による断面図である。第１内歯部材１２３は磁性体からなる円盤形状の部材の内周側に円周方向に沿って一定間隔で複数の内歯１２３ａを形成したものである。内歯１２３aの歯数は、ステッピングモータ５の極対数に合わせて形成されており、内歯１２３aの歯数は５０である。また、第１内歯部材１２３の内歯１２３ａは、第１外歯部１１１の外歯１１１ａと微小な空隙をもって対向して配置されている。また、第１内歯部材１２３には、ボルト１３３、１３３、１３３、１３３が貫通する貫通孔１２３ｂ、１２３ｂ、１２３ｂ、１２３ｂが形成される。
【００２７】
第１内歯部材１２３、第２内歯部材１２４、第３内歯部材１２５、第４内歯部材１２６は同一構造のため、ボルト１３３、１３３、１３３、１３３によって、各内歯部材の内歯の位置は同一に螺設される。また、図３および図４に示すように、第１内歯部材１２３の内歯１２３ａと第１外歯部１１１の外歯１１１ａの歯数が同一の為、回転子１１が回転した場合、外歯１１１aと内歯１２３ａの空隙距離が変化する。
図３は第１内歯部材１２３の内歯１２３ａと第１外歯部１１１の外歯１１１ａが最も離間した時であり、図４は第１内歯部材１２３の内歯１２３ａと第１外歯部１１１の外歯１１１ａが最も接近した時である。
【００２８】
次に、図５を用いて第１外歯部１１１と第１内歯部材１２３、第２外歯部１１２と第２内歯部材１２４、第３外歯部１１３と第３内歯部材１２５、第４外歯部１１４と第３内歯部材１２６の関係について説明する。図５は、図２における同時刻のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図である。
第１内歯部材１２３と第２内歯部材１２４は同一構造であり、貫通孔１２３ｂ、１２３ｂ、１２３ｂ、１２３ｂと貫通孔１２４ｂ、１２４ｂ、１２４ｂ、１２４ｂの位置は同一であるため、ボルト１３３、１３３、１３３、１３３によって、内歯１２３ａと内歯１２４ａの位置は同一に螺設される。対して、第１外歯部１１１の外歯１１１ａと第２外歯部１１２の外歯１１２ａは回転子の回転方向に所定角度ずらして設けられている。本件実施例においては、所定角度は機械角で1．8°である。なお、所定角度はステッピングモータ５の極対数によって異なり、以下の式で計算される。
所定角度（機械角）=３６０°（機械角）÷極対数÷（９０°/３６０°）（電気角）
すなわち、算出された所定角度は電気角で９０°に相当する。第１外歯部１１１乃至第４外歯部１１４の外歯と、第１内歯部材１２３乃至第４内歯部材１２６の内歯は微小な空隙をもって対向して配置されているが、第１外歯部１１１の外歯１１１ａと第１内歯部材１２３の内歯１２３ａが図５(ａ）に示すように最も離間している時、第２外歯部１１２の外歯１1２ａと第２内歯部材１２４の内歯１２４ａは第１外歯部１１１の外歯１１１ａと第１内歯部材１２３の内歯１２３ａに対して回転子の回転方向に１．８°ずらして設けられているため、図５（ｂ）に示すような位置となる。また、第１外歯部１１１の外歯１１１ａと第３外歯部１１３の外歯１１３ａの位置は同一に設けられており、第２外歯部１１２の外歯１１２ａと第４外歯部１１４の外歯１１４ａの位置は同一に設けられているため、第３外歯部１１３の外歯１１３ａと第３内歯部材１２５の内歯１２５ａは図５（ｃ）に示すように最も離間し、第４外歯部１１４の外歯１１４ａと第４内歯部材１２６の内歯１２６ａは図５（ｄ）に示すように第２外歯部１１２の外歯１１２ａと第４外歯部１１４の外歯１１４同一の位置関係となる。
【００２９】
次に、図２および図６を用いて励磁部１２７について説明する。図６は図２におけるＥ−Ｅ断面図である。励磁部１２７は、図７に示すように、樹脂等の非磁性体からなる中空状のボビン１２７ａに励磁コイル１２７ｂを巻きつけたものである。励磁部１２７は第２内歯部材１２４と第３内歯部材１２５と磁性体からなる円筒形状の第２ヨーク部材１３１の間に嵌合され固定される。
第２ヨーク部材１３１には貫通孔１３１ａ、１３１ａ、１３１ａ、１３１ａが形成されており、ボルト１３３、１３３、１３３、１３３によって螺設される。
【００３０】
次に、第１検出部１２８について説明する。第１検出部１２８は、非磁性体からなる中空状のボビン１２８aに、検出コイル１２８ｂを巻きつけたものである。第１検出部１２８は第１内歯部材１２３と第２内歯部材１２４と磁性体からなる円筒形状の第1ヨーク部材１３０の間に嵌合され固定される。
【００３１】
次に、第２検出部１２９について説明する。第２検出部１２９は、非磁性体からなる中空状のボビン１２９ａに、検出コイル１２９bを巻きつけたものである。第２検出部１２９は第３内歯部材１２５と第４内歯部材１２６と、磁性体からなる円筒形状の第３ヨーク部材１３２の間に嵌合され固定される。なお、本実施例において、第２検出部１２９の検出コイル１２９ｂの巻き線方向は第1検出部１２８の検出コイル１２８ｂと逆向きである。
【００３２】
次に、図８および図９を用いて励磁部１２７、第１検出部１２８、第２検出部１２９の結線方法および制御装置５０との接続方法および動作について説明する。
制御装置５０は、磁極位置検出部５１とＣＰＵ５２から構成されている。なお、制御装置５０には、図示しないモータ駆動用ドライバ等も搭載されている。磁極位置検出部５１は、第１フィルタ部５１１、第１ゲイン調整部５１２、第２フィルタ部５１３、第２ゲイン調整部５１４、Ｒ／Ｄコンバータ（レゾルバ―デジタルコンバータ）５１５から構成されている。
【００３３】
Ｒ／Ｄコンバータ５１５の励磁信号生成部５１５ａでは、図９（a）に示す、周波数２０ｋＨｚの一定周期の励磁信号が生成される。生成された励磁信号が励磁部１２７の励磁コイル１２７ｂに入力されると、磁極検出装置１０には磁束が発生する。
本件実施例では、励磁信号の周波数が２０ｋＨｚと高いため、磁束の表皮効果が発生する。すなわち、磁気回路に発生した磁束は磁性体内部を通過せずに、磁性体表面を通過することになる
よって、図１０に示す第１磁気回路および第２磁気回路が発生する。
【００３４】
第１磁気回路は第１外歯部１１１、第１内歯部材１２３、第１ヨーク部材１３０、第２ヨーク部材１３１、第３内歯部材１２５、第３外歯部１１３を磁束が通る磁気回路である、いずれも部材も磁性体から形成されている。
【００３５】
第２磁気回路は第２外歯部１１２、第２内歯部材１２４、第２ヨーク部材１３１、第３ヨーク部材１３２、第４内歯部材１２６、第４外歯部１１４を磁束が通る磁気回路である、いずれも部材も磁性体から形成されている。
【００３６】
図９（ａ）に示す一定周期の励磁信号が励磁部１２７の励磁コイル１２７ｂに入力されることによって、第１磁気回路および第２磁気回路の磁束密度は変化する。よって、第１検出部１２８の検出コイル１２８ｂには第１磁気回路を通る磁束の変化による第１誘導電力が発生する。第２検出部１２９のコイル１２９ｂには第２磁気回路を通る磁束の変化による第２誘導電力が発生する。
【００３７】
第１誘導電力および第２誘導電力は、第１磁気回路および第２磁気回路の磁束密度により変化する、よって、図４にあるように内歯部材の内歯と外歯部の外歯の距離が接近すれば磁気抵抗は小さくなり磁束は通りやすくなる、図３にあるように内歯部材の内歯と外歯部の外歯が離間すれば磁気抵抗は大きくなり磁束は通りにくくなる。
【００３８】
すなわち、第１外歯部１１１および第３外歯部１１３と、第２外歯部１１２および第４外歯部１１４の外歯の位置がそれぞれ機械角１．８°ずらして設けられているため、回転子１１の回転により、第１磁気回路および第２磁気回路の磁気抵抗がそれぞれ変化する。  磁気回路の磁気抵抗が変化することにより、第１磁気回路、第２磁気回路の磁束密度（磁束の強さ）が変化する。したがって、第１検出部１２８の検出コイル１２８ｂに発生する第１誘導電力と、第2検出部１２９の検出コイル１２９ｂに発生する第２誘導電力の大きさは回転子１１の回転位置によりそれぞれ変化する。
【００３９】
具体的には、図３に示すとおり、第１外歯部１１１の外歯１１１ａと第１内歯部材１２３の内歯１２３ａが最も離間しているとき、第３外歯部１１３の外歯１１３ａと第３内歯部材１２５の内歯１２５ａも同様に最も離間する。よって、回転子１１の回転位置において第１磁気回路の磁気抵抗は最も大きくなり、励磁コイル１２７ｂに励磁信号を印加した場合、第１磁気回路に発生する磁束密度は最も小さくなる。よって、第１検出部１２８の検出コイル１２８ｂから発生する第１誘導電力は最も小さくなる。
【００４０】
また、、図４に示すとおり、第１外歯部１１１の外歯１１１ａと第１内歯部材１２３の内歯１２３ａが最も接近しているとき、第３外歯部１１３の外歯１１３ａと第３内歯部材１２５の内歯１２５ａも同様に最も接近する。よって、回転子１１の回転位置において第１磁気回路の磁気抵抗は最も小さくなり、励磁コイル１２７ｂに励磁信号を印加した場合、第１磁気回路に発生する磁束密度は最も大きくなる。よって、第１検出部１２８の検出コイル１２８ｂから発生する第１誘導電力は最も大きくなる。
【００４１】
回転子１１の回転により第１検出部１２８の検出コイル１２８ｂからは、図９（ｂ）に示す第１誘導電力が発生する。また、第２検出１２９の検出コイル１２９ｂからは図９（ｃ）のに示す第２誘導電力が発生する。第１外歯部１１１および第３外歯部１１３と、第２外歯部１１２および第４外歯部１１４の外歯の歯数は５０であり、それぞれの歯のピッチが７．６°に対して外歯の位置がそれぞれ回転子の回転方向に機械角１．８°ずらして設けられている。機械角１．８°は５０極対のステッピングモータにおいて、電気角９０°に相当し、発生する第１誘導電力と第２誘導電力は位相は９０°ずれたものとなる。また、内歯、外歯とも歯数が５０であることから、内歯、外歯とも歯のピッチは７．２°となる、すなわち図９(b)に示すように、回転子１１が機械角で３６０°回転する毎に、５０周期の振幅の変化が発生することになる。
【００４２】
次に、検出された第１誘導電力の処理について説明する。検出された、第１誘導電力は、磁極位置検出部５１の第１フィルタ部５１１に入力される。第１フィルタ部５１１は、入力された第１誘導電力についてフィルタ処理を行い第1誘導電力のＤＣ成分の除去を行い、第１ゲイン調整部５１２へ出力する。
第１フィルタ部５１１から出力されたフィルタ処理された第１誘導電力は、第１ゲイン調整部５１２にてゲインが調整され、第１信号が出力される。出力された、第１信号はＲ／Ｄコンバータ５１５に入力される。
【００４３】
次に、検出された第２誘導電力の処理について説明する。検出された、第２誘導電力は、磁極位置検出部５１の第２フィルタ部５１３に入力される。第２フィルタ部５１３は、入力された第２誘導電力についてフィルタ処理を行い第２誘導電力のＤＣ成分の除去を行い、第２ゲイン調整部５１４へ出力する。
第２フィルタ部５１３から出力されたフィルタ処理された第２誘導電力は、第２ゲイン調整部５１４にてゲインが調整され、第２信号が出力される。出力された、第２信号はＲ／Ｄコンバータ５１５に入力される。なお、第１信号と第２信号の位相は第１誘導電力および第２誘導電力と同様に９０°ずれた信号となる。
【００４４】
次に、Ｒ／Ｄコンバータ５１５について説明する。Ｒ／Ｄコンバータ５１５は第１信号および第２信号が入力されると、第１信号および第２信号を同期検波する。具体的には、励磁信号が一番大きい値をとるときに、第１信号および第２信号を同期検波する、すなわち励磁信号から生成される、一定周期の図示しないクロック信号にて同期検波すればよい。本実施例の場合、励磁信号は２０ｋＨｚとなる為、1秒間で２００００回サンプリングすることになる。
【００４５】
Ｒ／Ｄコンバータ５１５を用いることにより、同期検波して得られた信号をもちいて、ステッピングモータ３のロータ３ｂの電気角での位置を検出することができる。具体的には、同期検波して得られた信号のアークタンジェントをとることにより、ロータ３ｂの回転角度を得ることができる。
【００４６】
すなわち、実施例に記載の発明によると、第１検出部１２８および第２検出部１２９で発生した誘導電力から第１信号および第２信号を生成し同期検波することにより、簡易な構成でステッピングモータ３のロータ３ｂの電気角での磁極位置を把握することができる。
【００４７】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではない。以下に、他の実施例について説明する。前記、実施例において回転子１１は、４つの外歯部が設けられており、第１外歯部１１１、第２外歯部１１２、第３外歯部１１３、第４外歯部１１４であり、第１外歯部１１１および第３外歯部１１３と、第２外歯部１１２および第４外歯部１１４は回転子の回転方向に所定角度ずらして設けられている。他の実施例においては、第１外歯部１１１、第２外歯部１１２、第３外歯部１１３、第４外歯部１１４の外歯を回転子の回転方向にずらさずに同軸上に同一位置に設け、第１内歯部材１２３、第２内歯部材１２４、第３内歯部材１２５、第４内歯部材１２６のボルト１３３が貫通する貫通孔を第２内歯部材１２４、第４内歯部材１２６のみ回転子の回転方向に所定角ずらして形成することにより、前記実施例と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００４８】
１        ハウジング
２        モーターカバー
３        ステッピングモータ
３ａ      ステータ
３ｂ      ロータ
３ｃ      シャフト
３ｄ      キー
３ｅ       ねじ孔
４        ジョイント部材
５        軸受部材
６        ボールねじ
７        ボールナット
８        中空ロッド
９        ロッド
１０      磁極検出装置
１１      回転子
１１ａ、１１ｂ  段付部
１１ｃ    キー溝
１１１    第１外歯部
１１１a   外歯
１１２    第２外歯部
１１２a   外歯
１１３    第３外歯部
１１３a   外歯
１１４    第４外歯部
１１４a   外歯
１２      固定子
１２１    フロントブラケット
１２１ａ  段付部
１２２    リアブラケット
１２２ａ、１２２ａ、１２２ａ、１２２ａ  ねじ孔
１２２ｂ  段付部
１２２ｃ  フランジ部
１２３    第１内歯部材
１２３ａ  内歯
１２３ｂ、１２３ｂ、１２３ｂ、１２３ｂ  貫通孔
１２４    第２内歯部材
１２４ａ  内歯
１２４ｂ、１２３ｂ、１２３ｂ、１２３ｂ  貫通孔
１２５    第３内歯部材
１２５ａ  内歯
１２５ｂ、１２５ｂ、１２５ｂ、１２５ｂ  貫通孔
１２６    第４内歯部材
１２６ａ  内歯
１２６ｂ、１２６ｂ、１２６ｂ、１２６ｂ  貫通孔
１２７    励磁部
１２７ａ  ボビン
１２７ｂ  励磁コイル
１２８    第１検出部
１２８ａ  ボビン
１２８ｂ  検出コイル
１２９    第２検出部
１２９ａ  ボビン
１２９ｂ  検出コイル
１３０   第１ヨーク部材
１３０ａ、１３０ａ、１３０ａ、１３０ａ  貫通孔
１３１    第２ヨーク部材
１３２    第３ヨーク部材
１３３    ボルト
１３      ベアリング
１４      ベアリング
１５      位置決めピン
１６      ボルト
５０      制御装置
５１      磁極位置検出部
５１１    第１フィルタ部
５１２    第１ゲイン調整部
５１３    第２フィルタ部
５１４    第２ゲイン調整部
５１５    Ｒ／Ｄコンバータ
５２      ＣＰＵ
１００    電動アクチュエータシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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