JPS6111982Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はブラシレスモータの回転子位置検出装
置に関し、特に磁電変換素子と位置検出用磁石と
により構成したものである。

４極に着磁された回転子と互いに120゜間隔で
配された３相巻線とを有するブラシレスモータに
おいては、第１〜第３の各巻線に第１図に示す順
序に従つて電流を流すことにより回転子を回転さ
せるようにしている。このような通電を行うため
には、通常回転子の回転位置を検出し、この検出
信号に基いて各巻線に通電するための各トランジ
スタを順次にスイツチングするようにしている。

回転子の位置を検出するための装置として従来
より回転軸に検出用の円板状の磁石を設け、この
磁石の回転に伴つて得られる磁界の変化を磁電変
換素子で検出するようにしたものが提案されてい
る。しかしながなこのような検出装置では所定の
磁界の変化を得るための上記磁石の着磁状態が複
雑となるためこの磁石の製造が因難となり、また
検出装置の取付精度も高いものが要求されてい
た。

本考案は上記の問題を解決することのできるも
ので、３個の磁電変換素子を120゜または60゜間
隔で配設して成る検出器と、この検出器と近接対
向して配設され且つ４極回転子と一体的に回転さ
れる磁石とより成るものである。

先ず本考案に適用し得る磁電変換素子について
説明する。尚この磁電変換素子は本出願人が先に
「特開昭50−第28989号」により出願したものであ
り、ここではその概略について述べる。

第２図は磁電変換素子の構造を示すもので、ガ
ラス等より成る基板１の表面に、ニツケルコバル
トのような磁気抵抗の異方性効果を有する磁性体
Ａ，Ｂの薄膜が形成されており、この磁性体Ａ，
Ｂは強磁性材料をパターン状に蒸着し、又は全面
に蒸着した後エツチングして形成されている。こ
の強磁性体Ａ，Ｂは主電流通路となる複数の直線
部分２Ａ，２Ｂと、これらを連結する屈曲部３
Ａ，３Ｂとから夫々形成されており、前記直線部
分２Ａ，２Ｂは互いに略直交するように配されて
いる。また直線部分２Ａ，２Ｂの各端部４Ａ，４
Ｂは接続されていて強磁性体Ａ，Ｂは直列接続と
なつている。この接続部に出力端子５が形成さ
れ、さらに直線部分２Ａ，２Ｂの他端部６Ａ，６
Ｂには夫々電流端子７Ａ，７Ｂが形成されてい
る。

第３図は動作原理図で、電流端子７Ａ，７Ｂが
電源８に接続され、且つ一方の電流端子７Ｂはア
ースされており、全体として磁電変換回路９を構
成している。

今強磁性体Ａ，Ｂを飽和磁化させるに充分な強
さの磁界Ｈを、強磁性体Ａ，Ｂのなす平面に於い
て、強磁性体Ａの直線部分２Ａの方向、即ち電流
方向に対して角度θを以つて加えると、強磁性体
Ａ，Ｂの各電気抵抗ρ_A、ρ_Bが変化し、その変化
は角度θにより次式で表わされる。

ρ_A＝ρ⊥sin²θ＋ρ〓cos²θ − ρ_B＝ρ⊥cos²θ＋ρ〓sin²θ − 但し、ρ⊥は強磁性体Ａ，Ｂを電流と垂直方向
に飽和磁化したときの強磁性体Ａ，Ｂの電気抵
抗、ρ〓は同じく電流と平行方向に飽和磁化した
ときの強磁性体Ａ，Ｂの電気抵抗である。

また出力端子５の電圧Ｖ〓は、強磁性体Ａ，Ｂ
は直列接続であるから、電源電圧をV₀とすれば
次式で表わされる。

Ｖ〓＝ρ_Ｂ／ρ_Ａ＋ρ_ＢV₀ − 式に式を代入して整理すると、 Ｖ〓＝Ｖ_０／２−Δρ／２（ρ〓＋ρ⊥）・cos²θ・
V₀− （但しΔρ＝ρ〓−ρ⊥とする） となり、この式に於いて右辺第１項は基準電圧
を表し、第２項は変化量を表すものとなる。

従つて出力端子５の電圧Ｖ〓は、磁界Ｈの方向
により変化し、その出力変化は第４図のように、
０゜、180゜で最小値、90゜、270゜で最大値をと
る正弦波形となる。第５図は等価回路を示し、強
磁性体Ａ，Ｂを可変抵抗とし、その抵抗値が磁界
Ｈの方向により変化するものとして考えることが
できる。

次に上述した磁電変換素子を用いた本考案の実
施例を図面と共に説明する。

第６図は本考案の概略的な構成を示すものであ
る。

第６図において円柱状の磁石より成る回転子１
０はその円周方向に４極のNS磁極が着磁されて
いる。この回転子１０は回転軸１１に固定され、
回転軸１１には位置検出用磁石１２が固定されて
いる。この磁石１２は図示のように円板状を有し
第７図のように円板を形成する各半円部の２極の
NS極が着磁されている。このような一方向性の
着磁は例えば磁気ヘツドに電流を片方向に流しな
がら磁石を移動させる等の簡単な方法で行うこと
ができる。尚磁石１２としては例えばゴム磁石、
CuNiFe等を用いてよい。

磁石１２と近接対向して位置検出器１３が配設
されている。この検出器１３は第８図に示すよう
に円板状の基板１３ａに３個の磁電変換素子１４
ａ，１４ｂ，１４ｃを互いに120゜間隔で配設し
た構造を有するもので、中心に設けた挿通孔１３
ｂに回転軸１１を遊嵌して図示せずもモータに設
けた支持部材により固定されている。各磁電変換
素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃは図示のように磁性
体Ａが基板１３ａの径方向と直交し、磁性体Ｂが
径方向と平行になるようにして配設されている。
またこれらの磁電変換素子１４ａ，１４ｂ，１４
ｃは一枚の基板１３ａ上に蒸着またはエツチング
して形成することができる。尚図示せずも回転子
１０の周囲には３相の巻線が互いに120゜間隔で
配設されているものとする。

次に上記構成による動作を説明する。

４極回転子１０を有するブラシレスモータにお
いては、第１図により明らかなようにこの回転子
１０が１回転する間に各巻線には互いに位相が30
゜異る電流を夫々２周期づつ流すようにすればよ
い。一方磁石１２の磁界は検出器１３に対して第
９図の磁界Ｈで示すような方向で作用する。

第６図において回転子１０が矢印方向に回転す
るものとすると、これに伴つて回転軸１１及び磁
石１２が回転する。これにより各磁電変換素子１
４ａ，１４ｂ，１４ｃに作用する磁石１２からの
磁界Ｈの方向は夫々０〜360゜まで変化し、各磁
電変換素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃからは第４図
に示す正弦波の出力電圧が夫々得られる。この場
合磁電変換素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃは互いに
120゜間隔で配されているため上記各出力電圧の
位相関係は第１０図の実線で示すように互いに30
゜位相のずれたものとなる。そこで第１０図の各
出力電圧を夫々零レベルで立上り立下るような矩
形波信号に変換すれば、これらの矩形波信号は第
１図に示すものと同様の位相関係となる。従つて
これらの矩形波信号で各巻線に通電するためのト
ランジスタをスイツチングすることにより回転子
１０を回転させることができる。

第１１図は第１図の磁電変換素子を２つ用い
て、これをブリツジに組んで成る磁電変換素子２
０の略図を示すものである。これは同一の基板２
１上に強磁性体Ａ，Ｂを形成し、さらに電流供給
端子２２ａ、アース端子２２ｂ及び出力端子２３
ａ，２３ｂを形成して成るものである。このよう
な磁電変換素子２０に０〜360゜まで変化する磁
界を加えると、出力端子２３ａ，２３ｂより互い
に逆相の正弦波出力電圧を得ることができる。従
つてこの磁電変換素子２０を３個用い、これらを
互いに120゜間隔で配設することにより各磁電変
換素子２０より第１０図の位相関係を有する実線
で示す出力電圧と点線で示す逆相の出力電圧を得
ることができる。尚３個の磁電変換素子２０は第
８図と同様に同一基板上にまとめて形成すること
ができる。

第１２図は上記磁電変換素子２０を用いた場合
の４極ブラシレスモータの駆動回路の一例を示す
ものである。

第１２図において巻線２４ａ，２４ｂ，２４ｃ
に通電するための駆動回路２５ａ，２５ｂ，２５
ｃは同一の構成を有している。磁電変換素子２０
から得られる互いに逆相で取り出された出力電圧
はトランジスタ２６ａ，２６ｂに加えられ、これ
らの出力は差動アンプ２７に加えられて増巾され
た後ドライブ用のトランジスタ２８ａ，２８ｂ，
２８ｃを駆動するようにしている。尚この駆動回
路２４ａ，２４ｂ，２４ｃによれば各巻線２４
ａ，２４ｂ，２４ｃに矢印で示すように両方向の
電流を流すことができる。即ち第１図の遮断期間
に逆方向の電流を流すことができる。

以上述べた実施例では磁電変換素子１４ａ，１
４ｂ，１４ｃまたは２０は互いに120゜間隔で配
設されているが、これらを第１３図のように互い
に60゜間隔で配設しても同じ出力電圧を得ること
ができる。また、検出器１３及び磁石１２は回転
軸１１に対して必ずしも同軸的に取付けられなく
てもよい。即ち、これらが互いに偏心して取付け
られても、磁石１２の回転により３個の磁電変換
素子に作用する磁界の方向は夫々０゜から360゜
に変化するので、出力電圧は回転に応じて変化す
る。従つて、検出器１３及び磁石１２が偏心して
いても、出力電圧の位相が変化する影響はない。
従つて、検出装置の偏心に関しての取付精度は特
に高いものを要求されない。この場合、３個の磁
電変換素子は正確に120゜または60゜間隔で配設
される必要があるが、３個の磁電変換素子は同一
基板上に同じ工程で蒸着またはエツチングするこ
とができるので、上記120゜または60゜の角度の
精度は容易に出すことができる。また上記の実施
例では、回転子１０が巻線の内側に配されたいわ
ゆるインナーロータ形であるが、リング状の回転
子の内側に巻線を配したアウターロータ形のモー
タに本考案を適用できるのは勿論である。

本考案は、夫々磁気抵抗の異方性効果を有する
強磁性体から成る第１及び第２の電流通路を直列
に接続すると共に前記第１及び第２の電流通路の
主電流通路を夫々互いに略直交する如く配しさら
に前記第１及び第２の電流通路の接続点に出力端
子を設けると共に前記第１及び第２の電流通路の
他端側に電流供給端子を設けて成る磁電変換素子
を３個用いこれらの磁電変換素子を基板上に120
゜または60゜間隔で配設して成る検出器と、上記
基板と近接して対向配置される磁石とより成り、
上記磁石には上記基板との対向面に一方向性の磁
束を発生する一対の磁極が着磁され且つ上記磁石
は４極回転子の回転に伴つて回転されるように設
けられることを特徴とするブラシレスモータの回
転子位置検出装置に係るものである。

従つて本考案によれば、磁石の着磁を容易に行
うことができ、また検出装置の取付精度も特に高
くする必要はない。さらに検出装置は着磁の容易
な磁石及び磁電変換素子の配設された基板のみで
構成されるので、全体の構造を極めて簡単にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は４極回転子を有するブラシレスモータ
の通電方法を示すタイムチヤート、第２図は本考
案に適用し得る磁電変換素子の平面図、第３図は
磁電変換素子の原理的回路図、第４図は出力特性
図、第５図は等価回路図、第６図は本考案の実施
例を示すブラシレスモータの要部の概略的な斜視
図、第７図は検出用磁石の平面図、第８図は検出
器の平面図、第９図は磁石と検出器の関係を示す
側面図、第１０図は検出器の出力特性図、第１１
図はブリツジ形磁電変換素子の概略的な平面図、
第１２図は駆動回路の一例を示す回路図、第１３
図は検出器の他の実施例を示す平面図である。 なお図面に用いられている符号において、１は
基板、２Ａ，２Ｂは直線部分、５は出力端子、７
Ａ，７Ｂ電流供給端子、１０は回転子、１２は検
出用磁石、１３は検出器、１３ａは基板、１４
ａ，１４ｂ，１４ｃは磁電変換素子である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 夫々磁気抵抗の異方性効果を有する強磁性体か
   ら成る第１及び第２の電流通路を直列に接続する
   と共に前記第１及び第２の電流通路の主電流通路
   を夫々互いに略直交する如く配しさらに前記第１
   及び第２の電流通路の接続点に出力端子を設ける
   と共に前記第１及び第２の電流通路の他端側に電
   流供給端子を設けて成る磁電変換素子を３個用い
   これらの磁電変換素子を基板上に120゜または60
   ゜間隔で配設して成る検出器と、上記基板と近接
   して対向配置される磁石とより成り、上記磁石に
   は上記基板との対向面に一方向性の磁束を発生す
   る一対の磁極が着磁され、且つ上記磁石は４極回
   転子の回転に伴つて回転されるように設けられる
   ことを特徴とするブラシレスモータの回転子位置
   検出装置。