JPS62254645A - 磁電変換素子を有する小型電動機 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ロータの磁束書庫の変化を検出し、その回転
変移を電気的な信号に変換するための磁電変換素子を有
する小型電動機に関する。

従来技術 磁電変換素子例えば磁気抵抗効果素子は、特公昭５９−
５３４８８号の公報に示されているように、検出対象の
磁束密度の変化方向に対し並列的に並び設けられている
。検出対象が小型電動機、特にステッピングモーターの
ロータであるとき、それぞれの磁電変換素子は、ロータ
の極歯部分に直接対向している。

ところが、ステッピングモーターのステッピング角度が
小さくなると、ロータとステータとの間隔が小さくなる
ため、磁気抵抗効果素子の組み込み間隔が確保出来ず、
その組み込みが困難となる。

また、ロータの極歯のピッチが小さくなるため、これと
対応し磁電変換素子のピッチも小さくしなければならず
、磁気抵抗効果素子の製作上の困難がともなう。

発明の目的およびその解決手段 したがって、本発明の目的は、検出対象のロータの磁束
密度変化の方向に対し、狭い間隔でも磁電変換素子を組
み込めるようにするとともに、ロータの回転方向も検知
できるようにすることである。

そこで、本発明は、磁電変換素子を検出対象のロータの
磁束密度変化の方向と直行する基板平面上に並び設け、
これらの２つの磁電変換素子から。

電気的な信号を取り出すようにしている。また、特に、
本発明は、上記基板を上記ロータの極歯に対して傾斜さ
せ、上記２つの磁電変換素子を極歯に対して相対的に１
／４ピツチだけずらせて配置することにより、２相の回
転信号を取り出し、ロータの回転方向を検知できるよう
にしている。ここで、ロータの極歯は、変位方向で、磁
束密度の変化の位相を１／２ピツチだけずらした状態で
形成されており、それぞれの磁束密度の変化は、対応の
各磁電変換素子によって検知される。したがって、これ
らの磁電変換素子が同一平面上で直線上に配置されてい
ても、これらの２つの磁電変換素子から所定の波形の信
号が得られる。

実施例の構成 第１図および第２図は、小型電動機１として／Ｓイブリ
ッド型のステッピングモーターの内部に磁気センサー２
を組み込んだ例を示している。

゛この小型電動機１のステーク３は、例えば、４つのボ
ール４の部分で、励磁コイル５を備えている。また、そ
のロータ６は、ロータ軸７の部分で、永久磁石１０を挟
み込んだ状態で、磁性円板８．９を備えている。これら
の各磁性円板８．９は、外周に沿って、第１の極歯８１
および第２の極歯９１をそれぞれ形成しており、それら
は、互いに１／２ピツチだけ位相のずれた状態で組み合
わせられている。また上記永久磁石１０は、ロータ軸７
の方向に着磁されているため、一方の磁性円板８は、極
歯８１の部分で、例えばＮ極に着磁されており、また他
方の磁性円板９は、同様に、極歯９１の部分でＳ極に着
磁されている。

また、上記磁気センサー２は、第３図に示すように、４
つの磁電変換素子１１、ｌｌａ、１２．１２ａを基板１
３の表面で備えている。これらの磁電変換素子１１、ｌ
ｌａ、１２．１２ａは、例えば磁気抵抗効果を有する磁
性材料で構成されており、それぞれ電源■のライン、接
地Ｇのライン、第１の信号出力ＳＩのライン、および第
２の信号出力Ｓ！のラインに接続されている。そして、
これらの磁電変換素子１１、ｌｌａ、１２．１２ａは、
ロータ６からの磁束密度変化の方向と直交するように、
基板１３の平面上に並び設けられている。ここで、第１
および第２の磁電変換素子１１１２は、それぞれ上下の
磁性円板８．９に接近した状態で、かつ極歯８１．９１
の歯面に対して平行、つまりロータ６の接線方向に配置
されている。

一方、磁電変換素子１１ａ、１２ａは、それぞれ永久磁
石１０に接近した状態で、かつ上記歯面に対して垂直、
つまりロータ６の半径方向に配置されている。

また、第２図および第４図に示されるように、上記基板
１３は、極歯８１．９１の形成方向、つまりロータ６の
母線方向に対して傾斜した状態で置かれている。この結
果、磁電変換素子１１および磁電変換素子１２は、極歯
８１および極歯９１に対して、相対的に１／４ピツチず
れた状態で、回路基板１４のホルダー１５に取り付けら
れている。なお、磁電変換素子１１ａ、１２ａは、温度
補償用のものであって、常に磁気的に飽和しており、ロ
ータ６の回転に関係なく、温度一定の条件下で、その抵
抗値は、常に一定となっている。

次に、第５図は、検出回路１６を示している。

第１および第２の磁電変換素子１１１２は、それぞれ直
列接続の磁電変換素子１１ａ、１２ａとともにブリッジ
回路を構成し、一方で電源Ｖに接続され、かつ他方で接
地Ｇのラインに接続されている。また、そのブリフジ回
路の中点に、それぞれ第１の信号出力Ｓ、および第２の
信号出力Ｓ２のラインが設けられている。

実施例の作用 励磁コイル５に励磁電流が流れると、ロータ６は、その
回転磁界とともに同期しながら回転し、所定の速度で回
転しはじめる。その回転中に、第１の極歯８１がＮ極側
の第１の磁電変換素子１１と対向し、強い磁束の影響を
受けているとき、第２の磁電変換素子１２は、それより
１／４ピツチずれたＳｌｉ側の第２の極歯９１の歯先と
歯底の中間に対応し、中程度の磁束の影響を受けている
。

また逆に、Ｓ極側の極歯９１が磁電変換素子１２と対向
しているとき、磁電変換素子１１は、Ｎ極の極歯８１の
歯底と歯先の中間と対応している。

このため、第１および第２の磁電変換素子１１．１２は
、それぞれｌ／４ピツチずれた状態で交互に、Ｎ極、お
よびＳ極、つまり磁束密度の変化を連続的に検出し、そ
の強度に応じて電気量を変化させることになる。この結
果、第６図で示すような、それぞれ１／４波長すなわち
９０°位相のずれた２つの正弦波の信号出力Ｓｔ、Ｓｔ
が現われる。そして、この両信号出力Ｓ、　、Ｓ、の位
相の時間的前後関係を比較することによって、ロータ６
の回転方向が判別できるとともに、出力波形のゼロクロ
ス点が単一波形の場合に比べて２倍となるため、精度の
高い回転位置の情報が得られる。

さらに、磁電換素子１１ａ、１２ａにより、温度補償が
行われるため、信号出力Ｓ、　、Ｓｔは、温度に対し安
定化する。なお、特に温度補償を考慮しなければ、磁電
変換素子１１ａ、１２ａを固定抵抗としてもよい。

′発明の変形例 上記実施例は、ハイブリッド型のステッピングモーター
に磁気センサー２を組み込んでいるため、検出対象のロ
ータ６は回転運動をしている。しかし、検出対象と、こ
の磁気センサー２とは、相対的に変位する関係にあれば
よ（、磁気センサー２が変位することも考えられる。

発明の効果 本発明では、少なくとも２つの磁電変換素子がロータな
どの変位方向に対し直交する方向に配置されており、磁
電変換素子が検出対象の磁束密度変化のピッチと直接対
応していないから、磁束密度の変化のピンチに関係なく
、狭い空間での組み込みが可能となる。

また、これらの磁電変換素子が検出対象の磁束密度の変
化方向に対し交差する方向で、同一基板平面上に設けら
れ、さらにこの基板を傾斜させ、２つの磁電変換素子と
の間で位相差をもたせているため、検出対象の回転方向
の検出ができるとともに、出力波形のゼロクロス点が単
一波形の場合に比べて２倍になり、高精度の回転情報が
得られる。

また、ステッピングモーターなどのように、ロータとス
テータとの空間に設けられた場合、ステータの内面に対
し平行な状態となっていないため、ステータからの漏れ
磁束などの影響を受けず、したがって、基板の裏面側な
どにシールド材がなくても、安定な検出が可能となる。

また、検出対象に対し磁電変換素子が平面的に対向せず
、側面側の小さな面積でのみ対向しているから、この磁
電変換素子がロータのコツキングの原因とならず、なめ
らかな回転特性を得るのに有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁電変換素子を有する小型電動機の概
略的平面図、第２図はその概略的な側面図、第３図は磁
気抵抗効果素子の正面図、第４図は極歯と磁電変換素子
との相対的位置関係を示す部分平面図、第５図は検出回
路の回路図、第６図は信号出力の波形図である。 ｌ・・磁電変換素子を有する小型電動機、２・。 ・磁気センサー、３・・ステータ、６・・ロータ、８．
９・・磁性円板、１１．１２・・第１および第２の磁電
変換素子、１３・・基板、８１．９１・・第１および第
２の極歯。 第１図　　　　第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに１／２ピッチ位相がずれ、かつ互いに異極に着磁
   された状態の第１および第２の極歯を備えたロータと、
   磁束密度変化の方向と直交するように基板平面上に並び
   設けられ、電気的に接続された第１および第２の磁電変
   換素子とを有し、上記基板平面を上記極歯に対して傾斜
   させることによって、上記第１および第２の磁電変換素
   子を、上記第１および第２の極歯に対して、相対的に１
   ／４ピッチずらせて配置するようにしたことを特徴とす
   る磁電変換素子を有する小型電動機。