JPH06245464A - ロータ磁極検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータマグネットの磁極を検出するための磁
電変換素子として磁気抵抗効果素子を用いることによっ
て、ブラシレスモータに必要な低消費電力化を実現する
と共に温度特性を良好とし、しかもコストを低減する。 【構成】 ロータマグネット７の磁極を検出する磁電変
換素子２０と、この磁電変換素子の検出信号に基づいて
駆動コイルを通電制御する磁極検出装置であり、磁電変
換素子２０は磁気抵抗果を有する強磁性体からなる少な
くとも第１及び第２の電流通路２２，２３が設けられ、
これらは互いに直角に配されると共に直列接続され、こ
の接続点に出力端子２６を設ける構成となし、かつ第１
及び第２の電流通路２２，２３をロータマグネット７の
近傍に配設している。 【効果】 インピーダンスを著しく高くでき、ブラシレ
スモータとしての消費電力を低減でき、温度係数が低い
ので周囲温度による回転数の変動が小さくなる。さら
に、ホール素子には必要な集磁チップが不要でコストを
低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータ等の
ロータマグネットの磁極を磁気抵抗効果素子からなる磁
電変換素子によって検出するロータ磁極検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ブラシレスモータではロータマ
グネットの磁極位置に応じて各相の駆動コイルにタイミ
ングよく通電するために、ロータマグネットの磁界を実
開平２−７３７５１号公報或いは実開平２−１３７５６
号公報に示されるようなホール素子を用いて検出してい
た。

【０００３】図６はブラシレスモータの一例を示すもの
で、円筒状に形成されたフレーム１の下部には鍔部１ａ
が一体形成され、この鍔部１ａにはステータコア２がス
ペーサ３を介して載置されている。さらに、鍔部１ａに
は駆動回路等を構成した回路基板４が載置され、上記ス
テータコア２及びスペーサ３と共にビス５によって取り
付けられている。また、ステータコア２は外周側に複数
の突極が形成されていて、これら突極には各相の駆動コ
イル６が各々巻回されている。さらに、ステータコア２
の外周面にはロータマグネット７の内周面が適宜のギャ
ップをもって対向している。ロータマグネット７は略皿
状に形成されたロータケース８の内周面に配設され、複
数の磁極が着磁されている。また、ロータケース８の中
心部は回転軸９に嵌着されたボス１０に固着されてい
る。回転軸９は上記フレーム１の内部に配設された上下
一対のボールベアリング１１，１１に回転自在に支持さ
れている。

【０００４】一方、ロータマグネット７の下方近傍には
回路基板４に接続されたホール素子１２が対向してい
る。そして、ホール素子１２によってロータマグネット
７の磁極を検出し、この検出出力を上記駆動回路に入力
して各相の駆動コイル６にタイミングよく通電するよう
にしている。このようにロータマグネット７の磁極位置
に応じて駆動コイル６に通電することによって、周知の
ようにロータマグネット７が回転付勢される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のロータ磁極
検出装置にあっては、ロータマグネットの磁極を検出す
るためにホール素子を用いているが、このホール素子は
一般にインピーダンスが低いために消費電力を多く必要
とし、ブラシレスモータの低消費電力化が実現できない
こと、特に温度係数が高いことから高温時に出力低下を
起こすために特別な温度補償対策を施さなくてはならな
いこと、及び、比較的感度が低いことを補うために磁気
透磁率の高い集磁チップを組み込むことから、必然的に
コストが崇高になってしまう等々の問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、ロータマグネットの磁極を検出す
るための磁電変換素子として磁気抵抗効果素子を用いる
ことによって、ブラシレスモータに必要な低消費電力化
を実現すると共に温度特性を良好とし、しかもコストを
低減することのできるロータ磁極検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロータマグネ
ットの磁極を検出する磁電変換素子と、この磁電変換素
子の検出信号に基づいて各相コイルを通電制御して前記
ロータマグネットを回転付勢する駆動コイルとを備えた
磁極検出装置であって、前記磁電変換素子は磁気抵抗果
を有する強磁性体からなる少なくとも第１及び第２の電
流通路が設けられ、これら第１及び第２の電流通路は互
いに直角に配されると共に直列接続され、この接続点に
出力端子を設ける構成となし、かつ前記第１及び第２の
電流通路を前記ロータマグネットの近傍に配設したこと
を特徴としている。

【０００８】さらに、磁電変換素子は、複数の互いに平
行な直線部分を互いに直角に配して直列接続すると共に
接続点を出力端子とした第１及び第２の電流通路からな
る第１の素子組と、この第１の素子組と同様に構成され
た第３及び第４の電流通路からなる第２の素子組とが設
けられ、前記第１の電流通路と第３の電流通路とを互い
に直角に配する構成となし、環状に形成されたロータマ
グネットの側面に対し前記第１及び第２の電流通路の中
心線をロータマグネットの接線と略並行に配設してい
る。

【０００９】また、磁電変換素子は、複数の互いに平行
な直線部分を互いに直角に配して直列接続すると共に接
続点を出力端子とした第１及び第２の電流通路からなる
第１の素子組が設けられ、環状に形成ロータマグネット
の側面に対し前記第１及び第２の電流通路の中心線をロ
ータマグネットの接線と直角に配設している。

【００１０】

【作用】磁気抵抗効果を有する強磁性体からなる磁電変
換素子に少なくとも第１及び第２の電流通路を設け、ロ
ータマグネットの近傍に配設すると、第１及び第２の電
流通路の接続点である出力端子からはロータマグネット
の磁極に応じた出力信号が得られる。このとき、磁電変
換素子が磁気抵抗効果素子のため、インピーダンスを著
しく高くすることができることから、ブラシレスモータ
としての消費電力が低減される。また、温度係数が低い
ことから周囲温度による回転数の変動を小さくできる。
さらに、ホール素子には必要であった集磁チップを設け
る必要がないことからコストが低減できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明にかかるロータ磁極検出装置の
実施例について図面を参照しながら説明する。図１にお
いて、ロータマグネット７は図６に示したブラシレスモ
ータのロータケース８の内周面に配設されたものであ
り、周方向に複数のＮＳ極からなる磁極が着磁されてい
る。そして、この磁極は磁気抵抗効果素子からなる磁電
変換素子２０によって検出される。

【００１２】磁電変換素子２０は図２に示すように、ガ
ラス等からなる基板２１の表面に第１の素子組Ａと第２
の素子組Ｂとの薄膜が形成されている。各素子組Ａ，Ｂ
は、Ｎｉ−Ｃｏのような磁気抵抗効果を有する強磁性体
によって各々２個の同一パターンの第１の電流通路２２
と第２の電流通路２３及び第３の電流通路２４と第４の
電流通路２５を具備している。各電流通路２２〜２５
は、複数の互いに平行な直線部分を形成するようにつづ
ら折り状に構成されている。

【００１３】そして、第１の素子組Ａの第１の電流通路
２２と第２の電流通路２３は、互いに直角に配されると
共に直列接続され、この接続点に出力端子２６が設けら
れている。さらに、第２の素子組Ｂもやはり第３の電流
通路２４と第４の電流通路２５は、互いに直角に配され
ると共に直列接続され、この接続点に出力端子２７が設
けられている。また、第１の電流通路２２と第３の電流
通路２４とも互いに直角に配されると共に、他端部から
は共通の電流供給端子Ｖｃｃが引き出され、第２の電流
通路２３と第４の電流通路２５との他端部からも共通の
アース端子ＧＮＤが引き出されている。このような構成
の素子郡は、例えばパターン状に強磁性材料を蒸着する
か、または全面に蒸着した後にエッチングして形成され
る。

【００１４】以上のように構成された磁電変換素子２０
は、図３に示すようにリードフレーム２８上にボンディ
ングされ、各リード端子２９，３０，３１，３２には出
力端子２６，２７及び電流供給端子Ｖｃｃとアース端子
ＧＮＤが各々ボンディングワイヤ３３によって接続され
ている。さらに、これら磁電変換素子２０及びリードフ
レーム２８は、所定の合成樹脂モールドによって封止さ
れている。そして、上記各リード端子２９，３０，３
１，３２の先端は、図１に示すように所定の方向をもっ
て、ロータマグネット７の側面に位置する回路基板４に
半田付け接続されて配設されている。即ち、このとき、
磁電変換素子２０は、環状に形成されたロータマグネッ
ト７の側面に対し第１及び第２の電流通路２２，２３の
中心線Ｐをロータマグネット７の接線Ｑと略並行に配設
している。

【００１５】この状態でロータマグネット７が一定方向
に回転すると、磁極Ｎから出てＳに向かう磁力線は、第
１及び第２の電流通路２２，２３及び第３及び第４の電
流通路２４，２５に対して相対的に垂直方向と水平方向
とに変化する。この結果、出力端子２６からは図４示す
出力信号ＶＤ１が取り出され、出力端子２７からは出力
信号ＶＤ２が取り出される。このとき、第１の素子組Ａ
の第１及び第２の電流通路２２，２３との間、及び第２
の素子組Ｂの第３及び第４の電流通路２４，２５との間
では、各々磁力線の方向が９０°異なることになり、ま
た、第１及び第２の電流通路２２，２３との間、及び第
３及び第４の電流通路２４，２５との間でもやはり９０
°異なっているので、電流供給端子Ｖｃｃに所定の電圧
を印加しておくと、出力端子２６，２７からは互いに位
相が１８０°だけずれた正弦波出力が得られる。

【００１６】このようにして得られた２つの出力信号Ｖ
Ｄ１，ＶＤ２は、図示しない差動増幅器に加えると、図
４に示す差動出力信号Ｖ０が大きな電圧として得られ
る。そして、この差動出力信号Ｖ０を図示しない駆動回
路に加え、図６において述べた駆動コイル６に通電する
ことにより、タイミングよく整流作用が行われてロータ
マグネット７が回転付勢される。

【００１７】以上のような磁気抵抗素子からなる磁電変
換素子２０は、インピーダンスが数キロオームの値を示
すことから、消費電力としては従来のホール素子と比較
して大幅に小さくすることが可能となる。また、温度係
数も低いことから、特に高温時における出力信号電圧の
低下を小さくすることができ、従ってブラシレスモータ
としての最高使用可能温度が高められる。さらに、磁気
抵抗素子は感度のばらつきが小さいため、従来のホール
素子のように感度ランクを選別する工程が不要になる上
に、感度アップのための集磁コアも不要になることか
ら、作業工程の短縮化及び部品点数の削減を含め、コス
トの低減化が可能になる。

【００１８】図５は磁電変換素子２０をロータマグネッ
ト７の周面に対向させた例を示している。つまり、前述
と同様に構成した磁電変換素子２０を縦型のパッケージ
３４に収納したもので、各出力端子２６，２７及び電流
供給端子Ｖｃｃ，アース端子ＧＮＤはリード端子３５に
接続されている。また、パッケージ３４の下端にはピン
３６が一体に形成され、このピン３６を回路基板６の小
孔６ａに嵌合すると共に、リード端子３５が回路基板６
の配線パターンに接続されている。

【００１９】このとき、磁電変換素子２０は第１及び第
２の電流通路２２，２３の中心線Ｐをロータマグネット
７の接線Ｑと略直角に配設している。そして、ロータマ
グネット７が一定方向に回転すると、磁極からの磁力線
が第１及び第２の電流通路２２，２３に作用し、出力端
子２６からは図４に示す正弦波状の出力信号ＶＤ１が得
られる。この出力信号ＶＤ１も前述の例と同様に図示し
ない駆動回路に加えると共に、駆動コイル６に通電する
ことにより、ロータマグネット７を回転付勢することが
できる。

【００２０】尚、上述の実施例は一例を示すもので、本
発明を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のロータ磁極検出装置は、磁気抵抗効果を有する強磁性
体からなる磁電変換素子に少なくとも第１及び第２の電
流通路を設け、ロータマグネットの近傍に配設している
ので、インピーダンスを著しく高くすることができるの
で、ブラシレスモータとしての消費電力を低減すること
ができる。また、温度係数が低いことから周囲温度によ
る回転数の変動を小さくすることができる。さらに、ホ
ール素子には必要であった集磁チップを設ける必要がな
いことからコストを低減できる等の利点がある。

【００２２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるロータ磁極検出装置の実施例を
示す斜視図である。

【図２】同上磁電変換素子のパターン例を示す平面図で
ある。

【図３】同上表面実装型にパッケージされた磁電変換素
子の例を示す斜視図である。

【図４】磁電変換素子のの出力信号を示す波形図であ
る。

【図５】縦型に形成した磁電変換素子の例を示す断面図
である。

【図６】ブラシレスモータの一例をを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

６ 回路基板 ７ ロータマグネット ２０ 磁電変換素子 ２２ 第１の電流通路 ２３ 第２の電流通路 ２４ 第３の電流通路 ２５ 第４の電流通路 ２６ 出力端子 ２７ 出力端子 Ａ 第１の素子組 Ｂ 第２の素子組 Ｖｃｃ 電流供給端子 ＧＮＤ アース端子 Ｐ 中心線 Ｑ 接線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータマグネットの磁極を検出する磁電
   変換素子と、この磁電変換素子の検出信号に基づいて各
   相コイルを通電制御して前記ロータマグネットを回転付
   勢する駆動コイルとを備えた磁極検出装置であって、前
   記磁電変換素子は磁気抵抗効果を有する強磁性体からな
   る少なくとも第１及び第２の電流通路が設けられ、これ
   ら第１及び第２の電流通路は互いに直角に配されると共
   に直列接続され、この接続点に出力端子を設ける構成と
   なし、かつ前記第１及び第２の電流通路を前記ロータマ
   グネットの近傍に配設したことを特徴としてなるロータ
   磁極検出装置。
2. 【請求項２】 磁電変換素子は、複数の互いに平行な直
   線部分を互いに直角に配して直列接続すると共に接続点
   を出力端子とした第１及び第２の電流通路からなる第１
   の素子組と、この第１の素子組と同様に構成された第３
   及び第４の電流通路からなる第２の素子組とが設けら
   れ、前記第１の電流通路と第３の電流通路とを互いに直
   角に配する構成となし、環状に形成ロータマグネットの
   側面に対し前記第１及び第２の電流通路の中心線をロー
   タマグネットの接線と略並行に配設した請求項１に記載
   のロータ磁極検出装置。
3. 【請求項３】 磁電変換素子は、複数の互いに平行な直
   線部分を互いに直角に配して直列接続すると共に接続点
   を出力端子とした第１及び第２の電流通路からなる第１
   の素子組が設けられ、環状に形成ロータマグネットの側
   面に対し前記第１及び第２の電流通路の中心線をロータ
   マグネットの接線と直角に配設した請求項１に記載のロ
   ータ磁極検出装置。