JPH0884457A - 速度検出器付モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】検出用磁極を透磁率の低いもので回転子ヨーク
より離間し、この離間幅を磁極ピッチよりも大きくし
た。 【効果】本発明は、Ｓ／Ｎの改善を計ることにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は速度検出器を備えたモー
タに係り、特に磁気抵抗効果素子を利用した速度検出器
を付加するに好適なモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】テープレコーダ，ＶＴＲ（Video Tape R
ecorder)に組込まれるキャプスタンモータなどには、１
回転当り数百パルス程度の速度検出信号を発生するよう
な速度検出器がモータ本体と一体的に設置されている。
この速度検出信号は回転速度制御のフィードバック信号
に使用されるもので、僅かな回転むらでも録画再生時に
音質及び画質低下を招いてしまうため、微少な回転むら
を検出して一定速の速度制御を行えるように、速度検出
器には極めて高い性能が要求される。さて、このような
検出器として発光ダイオード，フォトトランジスタ，ス
リット付円板などを組合わせて、非接触で回転速度信号
を出力する方式がある。しかし、この方式では精度を一
層向上させようとすると、スリット付円板の製造が高価
となってしまう。一方、磁気抵抗効果素子を用いた速度
検出器は、部品数，信頼性，精度の点で優れていること
がわかり、最近注目され実用化の検討が行われている。
さて、磁気抵抗効果は周知の如く磁界の作用により抵抗
が変化する現象で、材料によってその効果が異なる。磁
気抵抗効果素子は磁気抵抗効果の大きな材料、例えばＮ
ｉ−Ｆｅ系など強磁性材をガラス板上に蒸着して、図１
に示すようなパターンを形成させたものである。図１に
おいて、電極２０及び２０′間に直流電圧を印加すると
共に、図中に示すように電流に対し垂直に磁界を加える
と、図２のように磁界が増加すると、抵抗は減少する。
更に、磁界の方向を逆転しても同様な結果が得られるこ
とが知られている。図３において、磁気記録媒体１５は
Ｎ及びＳ極とを交互に等ピッチｐで着磁されたもので、
γＦｅ₂Ｏ₃或いはＣｏＯＦｅ₂Ｏ₃などの強磁性体の微粉
末を用いて形成したものが適している。さて、磁気抵抗
効果素子１０を磁気記録媒体１５に接近させ、磁極の並
んでいる方向に平行移動させると、Ｎ，Ｓの磁界変化を
磁気抵抗効果素子１０が受け、その結果磁極ピッチに等
しい周期の抵抗変化が得られる。この抵抗変化はブリッ
ジの一辺にすれば、電圧変化として取り出すことができ
る。更に、コンパレータ，波形成形回路などを用いてパ
ルス列信号を変換できる。このパルス列信号は磁気記録
媒体１５に着磁されている磁極ピッチに対応したもので
ある。従って、回転子に磁気記録媒体を固着し、且つ図
８に示すように同一円周上に等ピッチに磁極を交互に着
磁すれば、前述の如く磁気抵抗効果素子によってその状
態を読み出すことができ、速度検出信号とすることが可
能である。

【０００３】磁気抵抗効果素子を適用した速度検出器を
備えたモータの概略構造を図４に示す。図４では、回転
子ヨーク７に磁気記録媒体１５′を固着し、磁気記録媒
体１５′に対向して磁気抵抗効果素子１０′が配置され
る。磁気抵抗効果素子10′は支持台１１によりフレーム
に固定され、モータ本体と一体的な構造である。回転子
ヨーク７は鉄など強磁性体で構成されるため、図示する
ように磁気記録媒体１５′と回転子ヨーク７は密着して
固定されるため、磁気記録媒体１５′に着磁記録された
Ｎ及びＳ極の磁界が弱まってしまい、従って十分な信号
を得ることができない。また、検出しようとすると磁気
記録媒体１５′と磁気抵抗効果素子１０′とのギャップ
即ちスペーシングｌｓを小さくする必要があり、組立て
に困難を生じた。更に、回転子ヨーク７から磁気記録媒
体１０′に磁束が漏れ易く、信号と雑音の比いわゆるＳ
／Ｎ比が低くなってしまう欠点も持っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁気
抵抗効果素子を適用した速度検出器付モータの速度検出
信号を高めると共に、Ｓ／Ｎ比を改善し信頼性の高い速
度検出器付モータを提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、固定子と、こ
の固定子に設けられる固定子コイルと、前記固定子に軸
受を介して回動自在に支持されるシャフトと、このシャ
フトに固定支持される回転子としての回転子ヨークと、
前記固定子ヨークに対向して配置され、かつ前記回転子
ヨークに固着される回転子用磁石と、前記回転子ヨーク
の外周にぐるりと並ぶように配列される多数の検出用磁
極と、この検出用磁極の外周に近接して対向するように
配置される磁気抵抗効果素子とを備え、前記磁気抵抗効
果素子の長手方向が前記検出用磁極の配列方向と直交す
るように磁気抵抗効果素子を配置し、前記検出用磁極
を、透磁率の低いもので前記回転子ヨークより離間する
ように前記回転子ヨークに設けるとともに離間の幅を隣
接する検出用磁極の磁極ピッチよりも大きく設けたこと
を特徴とするものである。

【０００６】

【作用】検出用の磁極を透磁率の低いもので回転子ヨー
クより離間するようにしたので、磁気抵抗効果素子に及
ぶ磁極の磁界が弱まることが防がれるのである。

【０００７】

【実施例】本発明による具体的実施例を図５に示す。同
図において、磁気記録媒体１５′は非磁性体１２を中間
に介して回転子ヨーク７に固着するものである。中間に
非磁性体１２があるため、磁気記録媒体１５′を回転子
ヨーク７に密着した構造に比べ、磁気記録媒体１５′に
着磁記録された複数のＮ及びＳ極に対して、Ｎ極からＳ
極に回転子ヨーク７を通じて流れる磁束が大幅に減少
し、その結果磁気抵抗効果素子１０′に加わる磁界が強
まる。この磁界の強さは非磁性体１２の厚さｔに関係す
ることは自明である。図８はこの関係を実験的に調べた
ものである。図からわかるように、磁気記録媒体に着磁
記録されたＮ及びＳ極のピッチｐ以上に非磁性体厚みｔ
を選ぶことにより、回転子ヨークの影響が減少し、大き
な抵抗変化率ΔＲ／Ｒを得ることができる。更に、非磁
性体１２を中間に介しているため、回転子ヨーク７から
の磁束が磁気記録媒体１５′を通過しにくくなり、雑音
としての回転子磁石の漏れ磁界の影響が弱まる。

【０００８】非磁性体１２は、回転子ヨーク７の素材で
ある鉄などの強磁性体に比べ磁束の透磁率が格段に低
く、空気の透磁率に近いものである。このため、磁気記
録媒体１５′の磁極から生じる磁束によって、磁気記録
媒体１５′の表面側に形成される磁界が強まるのであ
る。

【０００９】すなわち、透磁率の高い回転子ヨーク７に
直に磁気記録媒体１５′を取り付けたものにあっては、
磁気記録媒体１５′の磁極から生じる磁束が回転子ヨー
ク７側に片寄って流れてしまうので、磁気記録媒体１
５′の表面側に出て来る磁束の量は極めて少なくなる。
これに対し、透磁率の低い非磁性体１２を磁気記録媒体
１５′の裏面側に設けて磁気記録媒体１５′の表面側も
裏面側も似たような透磁率になるようにしているので、
磁気記録媒体１５′の磁極から生じる磁束が回転子ヨー
ク７側に片寄って流れてしまうことがなくなる。このた
め、磁気記録媒体１５′の表面側と裏面側に流れる磁束
の量が変わらないので、磁気記録媒体15′の表面側に形
成される磁界が強まることになるのである。つまり、磁
気記録媒体１５′の磁極が透磁率の低いものにより回転
子ヨーク７から隔離するようにして回転子ヨーク７に設
けられているのである。

【００１０】図６は他の実施例である。この構成は磁気
記録媒体１５′を回転子ヨーク７の側面上に固着した場
合であり、図５の場合と比較すると、磁気記録媒体１
５′の着磁面がシャフトに対して垂直と平行の違いがあ
るが、図５と同様、非磁性体１２を介して磁気記録媒体
１５′を固着する構成であり、本発明から容易に推定で
きる実施例である。

【００１１】本発明によれば、検出信号を高めることが
できると共に磁石或いはコイルによる磁界の影響を大幅
に軽減でき、速度検出器のＳ／Ｎを高める効果がある。
大きな検出信号が得られるため、スペーシングを大きく
とることが可能である。また、コイル４に流れる電流に
よって発生する高調波磁界は、非磁性体１２中にうず電
流を誘導し、その結果高周波磁界をシールドでき、高調
波雑音防止にも効果がある。磁気記録媒体の表面の磁界
が弱められるため、磁性粉などが表面に付着しにくくな
り、異物のギャップ進入による検出素子の破壊が非常に
少なくなる効果がある。更に、磁気記録媒体と磁気抵抗
素子のギャップ調整を非磁性体の厚さで行うことがで
き、切削した場合、切粉が磁気記録媒体に付着せずその
処理が簡単になる効果がある。その他の効果として、磁
気記録媒体にＮ及びＳ極の着磁が行い易くなる。これは
磁気記録媒体の厚みが極ピッチに対して小さく１／２〜
１／１０ぐらいの範囲であるので、着磁の際磁気記録媒
体の下側に磁性体がある場合、磁束は磁性体に大部分流
れてしまい、磁性体が磁気飽和するまで磁束を流して着
磁する必要があるが、非磁性体を使用すれば、着磁に必
要なアンペアターンを印加するだけでよく、容量の小さ
な着磁装置で済む。そして、確実な着磁を行うことが可
能であるため、着磁むらが無くなり特性の良好な速度検
出器が得られる。

【００１２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は固定子と、
この固定子に設けられる固定子コイルと、前記固定子に
軸受を介して回動自在に支持されるシャフトと、このシ
ャフトに固定支持される回転子としての回転子ヨーク
と、前記固定子ヨークに対向して配置され、かつ前記回
転子ヨークに固着される回転子用磁石と、前記回転子ヨ
ークの外周にぐるりと並ぶように配列される多数の検出
用磁極と、この検出用磁極の外周に近接して対向するよ
うに配置される磁気抵抗効果素子とを備え、前記磁気抵
抗効果素子の長手方向が前記検出用磁極の配列方向と直
交するように磁気抵抗効果素子を配置し、前記検出用磁
極を透磁率の低いもので前記回転子ヨークより離間する
ように前記回転子ヨークに設けるとともに離間の幅を隣
接する検出用磁極の磁極ピッチよりも大きく設けたこと
を特徴とする速度検出器付モータ。

【００１３】この構成によれば、次のような良さがあ
る。

【００１４】(1）検出用磁極を透磁率の低いもので回転
子ヨークより離間するとともに離間幅を隣接する検出用
磁極の磁検ピッチよりも大きくしたので、磁気抵抗効果
素子側に及ぼす検出用磁極の磁界が弱まらない。このた
め磁気抵抗効果素子には大きな速度検知信号が得られ、
Ｓ／Ｎ比の改善が図られるのである。

【００１５】(2）大きな速度検知信号が得られるので、
近接して配置される検出磁極と磁気抵抗効果素子との隙
間を多少拡げることができるので、部品の寸法のばらつ
きがあっても回転中に検出磁極と磁気抵抗効果素子が擦
れ合ってしまうような不具合を解消させることができる
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気抵抗効果素子の原理を示す図で従来のもの
である。

【図２】磁気抵抗効果素子が磁界に対して抵抗値が変化
する特性を示す図で従来のものである。

【図３】磁気抵抗効果素子と磁気記録媒体を対向させた
状態を示す図で、従来のものである。

【図４】磁気抵抗効果素子の速度検出器を備えたモータ
の断面図で従来のものである。

【図５】本発明の一実施例に係るもので、要部拡大図で
ある。

【図６】本発明の他の実施例に係るもので、要部拡大図
である。

【図７】本発明に係るもので、非磁性体の厚さと抵抗変
化率の関係を示す図である。

【図８】回転子ヨークに固着される磁気記録媒体の着磁
状態を示す図で、従来のものである。

【符号の説明】

７…回転子ヨーク、１０′…磁気抵抗効果素子、１２…
透磁率の低い非磁性体、１５…磁気記録媒体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川又 昭一 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 渡邊 充 茨城県日立市幸町３丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子と、この固定子に設けられる固定コ
   イルと、前記固定子に軸受を介して回動自在に支持され
   るシャフトと、このシャフトに固定支持される回転子と
   しての回転子ヨークと、前記固定子ヨークに対向して配
   置され、かつ前記回転子ヨークに固着される回転子用磁
   石と、前記回転子ヨークの外周にぐるりと並ぶように配
   列される多数の検出用磁極と、この検出用磁極の外周に
   近接して対向するように配置される磁気抵抗効果素子と
   を備え、 前記磁気抵抗効果素子の長手方向が前記検出用磁極の配
   列方向と直交するように磁気抵抗効果素子を配置し、前
   記検出用磁極を透磁率の低いもので前記回転子ヨークよ
   り離間するように前記回転子ヨークに設けるとともに離
   間の幅を隣接する検出用磁極の磁極ピッチよりも大きく
   設けたことを特徴とする速度検出器付モータ。