KR800000634B1 - 자계 검출장치(磁界檢出裝置) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자계 겁출장치(磁界檢出裝置)

제1도-제8도는 본원 발명을 무쇄자(無刷子) 모우터에 있어서 로우터의 위치 검출장치에 적응한 제1의 실시예를 나타낸 것으로서,

제1도는 로우터 전체의 사시도.

제2도는 제1도에 있어서의 평면도.

제3도는 제2도 III-III선 종단면도.

제4도는 서로 착자(着磁) 방향이 반대로 되어 있는 제1 및 제2자석상에 자전변환소자가 위치했을 때의 상태를 나타낸 제3도와 같은 종단면도.

제5도는 자전변환소자의 상세한 평면도.

제6도는 동상의 소자와 자계(磁界)의의 관계를 설명하는 개략 평면도.

제7도는 동상의 소자와 출력 특성을 나타낸 곡선도.

제8도는 동상의 소자의 등가회로도.

제9도-제12도는 본원 발명을 무쇄자모우터에 있어서 로우터의 위치 검출장치에 적용시킨 제2의 실시예를 나타낸 것으로서,

제9도는 로우터 전체의 사시도.

제10도는 제9도에 있어서의 평면도.

제11도는 제10도 XI-XI선 단면도.

제12도는 서로 착자 방향이 반대로 되어 있는 제1 및 제2자석의 측방으로 자전변환소자가 위치했을 때의 상태를 나타낸 제11도와 같은 종단면도.

제13도-제15도는 본원 발명의 제3의 실시예를 나타낸 것으로서, 제13도는 제1 및 제2자석과 자전변환 소자와의 위치관계를 나타낸 사시도.

제14도는 제13도의 XV-XV선 종단면도.

제15도는 서로 착자방향이 반대로 되어 있는 제1 및 제2자석의 아래쪽으로 자전변환소자가 위치했을 때의 상태를 나타낸 제14도와 같은 종단면도.

본원 발명은 서로 다른 방향성을 갖는 자계(磁界)를 검출(檢出)하도록한 자계검출장치에 관한 것으로서, 특히 무쇄자(無刷子) 모우터에 있어서 로우터의 위치 검출장치에 적용하는데 가장 적합한 검출장치를 제공하는 것이다.

종래 이 종류의 자계검출장치로서는, 경(徑)방향과 두께 방향으로 착자(着磁)된 2조의 반 링상(半 ring狀)의 자석을 조합하여 링상으로 하여 직교자계(直交磁界)를 발생시켜, 이 직교자계를 자전변환소자에 의해서 검출하도록 한 것이 있다. 그러나 이 자계 검출장치에 있어서는 소정의 출력을 얻는데 자석을 대형의 것으로 하지 않으면 안되며, 2개의 경계부분에서의 자계의 불균일성, 자석의 경시변화(經時變化) 및 온도변화의 자계에의 영향이 크며 위치 검출의 정도(精度)가 흩어지고, 더구나 경방향의 착자가 곤란한 동시에, 자석 자체의 주조가 복잡하며 자전변환소자를 맞추어 넣는 것이 곤란하다.

본원 발명은 상술한 바와 같은 결함을 시정하려고 발명된 것으로서,

(a) 각각 자기(磁氣) 저항효과를 갖는 강자성체로 이루어지며 또한 서로가 직열로 접속되어 있는 제1 및 제2전류 통로와, 각각 서로가 대충 직교하듯이 배치되어 있는 상기 제1 및 제2의 전류통로의 각각의 주전류통로와, 상기 제1 및 제2전류통로의 접속점에 설치되어 있는 출력단자와, 상기 제1 및 제2 전류통로의 타단측(他端側)에 각각 설치되어 있는 전류공급단자로 이루어진 자전변환소자.

(b) 일방향으로 착자되어 있는 제1자석.

(c) 이 제1자석에서 일정한 간격을 들어 배치된 제2자석.

을 각각 구비하여, 상기 제2자석이 서로 착자방향이 다른 제1착자부와 제2착자부로 구분되어 상기 제1착자부가 상기 제1자석의 착자방향과 동일 방향으로 착자되고, 상기 제2착자부가 상기 제1자석의 착자 방향과는 다른 방향으로 착자되어, 상기 제1 및 제2전류통로에 의해 형성되는 평면이 상기 간극(間隙)의 폭 및 깊이방향에 각기 형성되는 자계에 따르도록 상기 자전변환소자가 상기 간격의 근방에 배치되어, 상기 자전변화소자와 이 자전변환소자에 대한 최소한 상기 제2자석과의 상대적 위치관계를 변화시킴으로써 상기 자전변환소자에 가해지는 자계를 검출하도록 한 자계검출장치에 관한 것이다. 이와 같이 구성함으로써, 소정의 출력을 얻는데 소형의 자석을 쓸 수 있으며, 자전변환소자에 가해지는 자계를 안정시킬 수 있으며, 더우기 비교적 단단한 구조의 장치를 얻을 수 있다.

본원 발명에 있어서 상기한 간극의 깊이방향이란 간극의 폭방향과 직교하고 또한 제1 및 제2자석의 두께 방향과 평행한 방향을 뜻한다.

다음에 본원 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

제1도-제8도는 본원 발명을 무쇄자 모우터(1)에 있어서의 로우터(2)의 구성을 설명한다. 이 로우터(2)는 원추형으로 구성되어 있으며 그 중심에 회전축(3)을 갖고 있다. 로우터(2)의 상면부(2a)에는 반링상의 고무자석(4)(5)이 전체로서 링상으로 되도록 접착고정되어 있다. 이들 고무자석은 각각 두께 방향으로 착자되어 있으며, 한쪽의 고무자석(4)의 상면측은 N극으로 또한 그 하면측은 S극으로 되어 있으며, 또 다른쪽의 고무자석(5)의 상면측은 N극에 또한 그 하면측은 S극으로 되어 있다. 또 고무자석(4)(5)의 외주면에는 이들 고무자석과 동일한 주제로 또한 동심원상(同心圓狀)의 링상의 고무자석(6)이 접착고정되어 있다. 그리고 고무자석(4)(5)과 고무자석(5)과의 사이에 형성되어져 있는 간극(7) 위에는 세개의 자전변환소자(8)(9)(10)가 120° 간격으로 적당한 지지장치(도시되지 않음)에 의해 고정 지지되어 있다. 또한 이들 자전변환소자는 고무자석(4)(5)(6)의 경방향환언하면 간극(7)의 폭 방향으로 배치되어 있으며 그 면은 고무자석(4)(5)(6)에 대해서 수직으로 되어 있다.

지금, 고무자석(4)(5)(6)에 의해 자전변환소자(8)(9)(10)에 가해지는 자계를 생각하면, 제3도에 나타낸 것처럼 로우터(2)가 회전하고, 예컨대 자전변환소자(8)가 고무자석(4)(6) 위에 위치했을 때에는 이들 고무자석에 의해서 수직 아래측으로의 자계 Hㅗ가 자전변환소자(8)에 가해지게 된다. 이 경우 고무자석(4)과 고무자석(6)과는 같은 형상이며, 두께도 같으므로, 고무자석(4)에 의한 자계가 고무자석(6)에 의한 자계에 가산된다. 따라서 소정의 자계 Hㅗ를 얻는데 각각의 고무자석(4)(6)의 사이즈를 소형으로 하는 것이 가능하다. 또한 제4도에 나타낸 것처럼, 자전변환소자(8)가 고무자석(5)(6) 위에 위치했을 때에는 이들 고무자석에 의해서 수평방향에의 자계 H″가 자전변환소자(8)에 가해지게 된다. 이 경우 상술한 바와 마찬가지로 고무 자석(5)에 의한 자계가 고무자석(6)에 의한 자계에 가산된다.

이와 같이 로우터(2)의 회전에 수반해서 발생하는 수직 방향의 자계와 수평방향의 자계 H″가 자전변환소자(8)(9)(10)에 의해서 순차적으로 검출된다. 이들 자전변환소자로서는 종래 공지의 반도체 호울소자, 플레이너, 호올소자 등을 사용하는 것도 가능하지만, 온도특정을 양호하게 하며, 신호자계의 크기에 대해서 리미터작용을 행하게 하여, 원가를 저감시키며, 더구나 출력전압을 크게 하기 위하여, 자전변환소자를 사용한다.

즉 이 자전변환소자(8)(9)(10)는 제5도에 나타낸 것처럼, 예컨대 슬라이드 유리판과 같은 기판(基板)(11)의 표면에 예컨대 니켈 코발트와 같은 자기 저항효과를 갖는 강자성체(12)를 예컨대 증착(燕着) 및 에칭하는 것에 의해 배선한 것이다. 강자성체(12)의 주전류통로가 되는 각각의 자기 저항부(13)(14)는 서로가 직각인 방향으로 지그자그상을 하여 형성되어 있다. 이들 자기저항부(13)(14)는 서로가 직렬로 접속되며 또한 이들의 접속점에는 출력단자(15)가 설치되고, 또한 그 양단에는, 전류공급단자(16)(17)가 각각 설치되어 있다. 그리고 한쪽의 전류공급단자(16)가 입력단자로, 또 다른쪽의 전류공급단자(17)에 어어드 단자에 각각 구성되어 있어, 이들 전류공급단자(16)(17) 사이에 전류 I을 흘림으로써 출력단자(15)에서 소정의 출력전압 V가 얻어지도록 되어 있다.

또한, 이들 자전변환소자(8)(9)(10)에 의하면, 제6도에 나타낸 것처럼, 기판(11)과 평행인 동일 평면내에 있어서 한쪽의 자기저항부(14)의 직선방향과 평행인 자계 H″과, 이것에 대해서 직각이며, 다른 쪽의 자기 저항부(13)의 직선방향과 평행인 자계 Hㅗ가 각각 주어지는 것이라고 한다면, 이들 과제가 기준방향에서 θ만큼 기울어짐에 따라서 제7도에 나타낸 것같은 출력특성이 얻어진다. 즉

일때에는 자계 Hㅗ에 의해서 최대의 출력전압이 얻어지며, 또

일때에는 자계 H″에 의해서 최소의 출력전압이 얻어진다. 그리고

의 범위에 출력전압 V가 정현곡선상(正弦曲線狀)으로 변화한다. 또한 자전변환소자(8)(9)(10)의 등가회로는 제8도에 나타나 있지만, 저항 R로 표시되는 강자성체(12)의 중점이 자계의 방향 θ의 변화에 응해서 이동되고, 이것에 수반하여 저항 R의 분활비를 가변시켜 출력전압을 변화시키도록 구성되어 있다.

다음에 무쇄자 모우터(1)에 있어서의 로우터(2)의 위치검출동작을 설명한다. 먼저 로우터(9)가 회전하면, 3개의 자전변환소자(8)(9)(10) 중의 어느 1개 또는 2개가 고무자석(4)(6) 사이의 간극(7) 위나 또는 고무자석(5)(6) 사이의 간극(7) 위에 위치하도록 된다. 그리고 이와 같은 상태가 순차적으로 반복되게 된다.

그런데, 고무자석(4)(6) 사이의 간극 위에 자전변환소자가 위치할 때에는 제3도에 나타낸것 같이 예컨대 자전변환소자(8)에는 자기저항부(13)의 직선 방향과 평행, 즉 자전저항부(14)의 직선방향에 수직인 자계 Hㅗ가 발생하며 또한 검출되게 된다. 또 고무자석(5)(6) 사이의 간극(7)위에 자전변환소자가 위치할 때에는 제4도에 나타낸 것처럼 예컨대 자전변환소자(8)에는 자기저항부(13)의 직선방향과 직각, 즉 자기 저항부(14)와 평행인 자계 H″이 발생하며 또한 검출되게 된다. 이 경우, 수직방향의 자계 Hㅗ를 검출했을 때, 즉

일 때 출력단자(15)에는 정(正)의 최대전압이 발생하며, 또한 수평방향의 자계 H″을 검출했을 때, 즉

일 때 출력단자(15)에는 부(負)의 최소전압이 발생한다. 그리고 이 상태는 3개의 자전변환소자(8)(9)(10)에 있어서 순차적으로 반복되므로, 이들 자전변환소자에서는 이른바 방형파상(方形波狀)의 펄스가 얻어지게 된다.

이상의 설명에서 명확한 것처럼, 로우터(2)의 회전에 수반하여 자계의 방향이 대충

만큼씩 변화될 때마다 3개의 자전변환소자(8)(9)(10)에는 서로가 직교하는 자계 H″ 및 Hㅗ 각각 발상하며, 또한 이들 직교자계 H″ 및 Hㅗ를 자전변환소자(8)(9)(10)가 순차적으로 검출하여 출력전압을 발생하여, 이 출력전압에 의해서 로우터(2)의 위치검출이 행하여진다. 또한 3개의 자전변환소자(8)(9)(10)로 부터의 출력전압에 의해 무쇄자 모우터(1)의 스테이터코일(도시치 않음)에 흐르는 전류가 순차적으로 스위칭되어 이 모우터가 회전구동되겠금 된다.

이 실시예에 있어서는, 고무자석(4)(6)에 의한 각각의 수직방향의 자계가 상가적(相加的)으로 가산되어서 자계 Hㅗ가 발생하며 또한 고무자석(5)(6)에 의한 각각의 수평방향의 자계도 상가적으로 가산되므로, 고무자석(4)(5)(6)을 소형으로 하여도 소정의 자계 Hㅗ를 발생시킬 수 있다.

또 고무자석(4)(5)(6)을 각각 같은 형상으로 또한 같은 두께로 형성하고 있으므로, 각각의 자석의 불균일성, 경시변화는 도변화 등의 자계에의 영향을 매우 적게 할 수 있다.

또한 고무자석(4)(5)과 고무자석(6)을 동심상으로 배치하고 또한 이들 고무자석 사이의 간극 위에 자전변환소자(8)(9)(10)를 배치하는 것만으로도 좋으므로, 비교적 간단한 구조로서 직교자계를 얻을 수 있다.

또 고무자석(4)(5)(6)은 각각 두께 방향으로 착자된 것이므로 그 착자가 용이하다. 더구나 이 경우 복수의 자전변화소자를 이용하는데에 가장 알맞는 구조로 된다.

다음에 본원 발명을 무쇄자 모우터에 있어서의 위치 검출장치에 적용한 제2의 실시예를 제9도-제11도에 의거하여 설명한다.

이 실시예에 있어서는, 로우터(2)의 주면에 반링상의 고무자석(24)(25)이 전체로서 링상으로 되도록 접착고정되어 있다. 이들 고무자석중, 한쪽의 고무자석(24)의 상면측은 S극에 착자되고 또한 그 하면 측은 N극에 착자되어 있으며, 또 다른쪽의 고무자석(25)의 상면측은 N극에 착자되고 또한 그 하면측은 S극으로 착자되어 있다. 또 고무자석(24)(25)의 윗쪽에는 일정한 간극(27)을 두고 다른 정상의 고무자석(20)이 접착고정되어 있다. 이 고무자석(26)은 고무자석(24)(25)과 같은 형이며 동일한 두께를 갖고 있고, 그 상면측은 S극에 착자되며 또한 그 하면측은 N극에 착자되어 있다. 또 간극(27)의 주위에는 상기 제1의 실시예에서 사용한 자전변환소자(8)(9)(10)가 120° 간극으로 고정 지지되어 있다. 이들 자전변환소자는 간극(27)의 폭방향에 수직으로 배치된다.

로우터(2)의 위치 검출동작을 행하는데는, 제11도에 나타낸 것처럼 고무자석(24)(26) 사이의 간극(27)의 측방으로 예컨대 자전변환소자(8)가 위치했을 때에 고무자석(24)(26)에 의한 상가적인 자계 H″가 자전변환소자(8)의 자기저항부(14)와 평행으로 가해져, 이 결과 자계 H″가 검출된다. 그리고 제12도에 나타낸 것처럼 고무자석(25)(26) 사이의 간극(27)의 측방으로 자전변환소자(8)가 위치했을 때에는 고무자석(25)(26)에 의한 상가적인 자계 Hㅗ가 자기저항부(14)와 직각으로 가해져, 이 결과 자계 Hㅗ가 검출된다.

이리하여 상기 제1의 실시예에 있어서와 마찬가지로 직교자계를 검출하고, 이것에 의해서 스위칭 동작을 행하게 할 수 있다.

이 실시예에 있어서도 상기 제1의 실시예에서 설명한 것과 같은 효과가 얻어지지만, 동일형상의 고무자석(24)(25)(26)을 각각 로우터(2)의 주면(周面)에 접착 고정하는 것만으로도 좋으므로 위치 정도(精度)를 내기 쉽다. 또 자전변환소자(8)(9)(10)를 고무자석(24)(25)(26)의 측방으로 배치하고 있으므로, 이 배치에 있어서의 정도를 내기 쉬우므로 유리하다.

다음에 본원 발명의 제3의 실시예를 제13도-제15도에 의거하여 설명한다.

이 실시예에 있어서는, 장소적으로 착자방향이 반대로 된어 있는 봉상의 자석의 위치에 검출된다. 먼저 직방체(直方體) 형상의 고정자석(36)과 평행으로 일정한 간극(37)을 두어 단면 대충 정방형의 봉상의 자석(31)을 배치한다. 자석(36)은 적당한 지지장치(도시치 않음)에 의해서 고정 지지되어 있으며, 그 상면측이 S극에 착자되며 또한 그 하면측이 N극에 착자되어 있다. 또 자석(31)은 2개의 봉상의 자석(34)(35)을 조합시킨 것으로서 화살표(32)의 방향, 즉 자석(31)의 길이방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 자석(34)의 상면측이 S극에 착자되고 또한 그 하면측이 N극에 착자되어 있으며, 또 자석(35)의 상면측은 N극에 착자되고 또한 그 하면측이 S극에 착자되어 있으며 자석(34)의 착자방향과 완전히 반대로 되어있다. 또 간극(37)의 아래쪽에는 상기 제1의 실시예에서 사용한 자전변환소자(8)가 적당한 지지장치(도시치 않음)에 의해서 고정 지지되어 있다. 이 경우 자전변환소자(8)는 간극(37)의 폭방향과 평행으로 배치된다.

다음에 자석(31)의 위치 검출 동작을 설명하면, 먼저 제13도 또는 제14도에 나타낸 것 같은 상태에 있을 때에는 자석(34)(36)에 의해서 자전변환소자(8)의 한쪽의 자기저항부(14)에 수직인 방향의 자계 Hㅗ가 가해지고 이 결과, 이 자계 Hㅗ가 검출된다. 그리고 자석(31)의 화살표(32)의 방향으로 이동하여 제15도에 나타낸 것과 같은 상태로 되었을 때에는 자석(35)(36)에 의해서 자기저항부(14)와 평행한 자계 H″가 가해져서, 이 결과 이 자계 H″가 검출된다.

이 실시예에 있어서는, 자계 H″의 방향이 상기 제1의 실시예에 있어서의 자계 H″의 방향과 반대이므로, 출력특성이 반대로 된다.

이상 본원 발명을 실시예에 의거해서 설명했지만, 본원 발명의 기술적 사상에 의거하여 다시 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

예컨대 자석(4)(5)(6)(24)(25)(26)(34)(35)(36)와 형상 및 강도 등을 변경해도 좋다. 또 로우터의 위치 검출 등에 한하지 않고, 자계가 반전하는 착자영역, 자계의 방향 등을 검출하는데 널리 적용이 가능하다.

본원 발명은 상술한 바와 같이, 전적으로 신규의 자전변환소자를 구비하여 1방향으로 착자되어 있는 제1자석과 이 착자방향 및 다른 방향으로 착자된 제1 및 제2착자부로 이루어지는 제2자석과의 사이의 간격 근방에 상기 자전변환소자를 배치하고 있으므로, 상기 제1자석의 자계와 상기 제2자석의 자계가 가산되어, 소정의 출력을 얻는데 소형의 자석을 사용할 수 있다.

또 상기 제1 및 제2자석을 동일형상으로 구성할 수 있으며 이들 양자석의 자계의 불균일성, 자석의 경시변화, 온도변화 등의 자계에의 영향을 작게할 수 있어서 자계검출을 정확하게 행할 수 있다.

또한 상기 자석변환소자와 최소한 상기 제2자석과의 위치관계를 상대적으로 변화시킴으로써 예컨대 직교자계를 용이하게 검출할 수 있으므로, 검출장치의 구조를 비교적 간단하게 할 수 있는 동시에, 자계의 검출을 용이하게 행할 수 있다.

Claims (1)

1. 도면에 표시하고 본문에 상술한 바와 같이 서로가 다른 방향성을 갖는 자계를 검출하도록 한 자계검출장치에 있어서, 각각 자기저항효과를 갖는 강자성체로 이루어지고 또한 서로가 직렬로 접속되어 있는 제1 및 제2전류통로와, 각기 서로 대충 직교하도록 배치되어 있는 상기 제1 및 제2전류통로의 각기 주전류통로와, 상기 제1 및 제2전류통로의 접속점에 설치되어 있는 출력단자와, 상기 제1 및 제2전류통로의 타단측에 각각 설치되어 있는 전류 공급단자로 이루어지는 통상적 자전변환소자와, 한쪽 방향으로 착자되어있는 제1자석과, 이 제1자석에서 일정한 간극을 두고 배치된 제2자석을 각기 구비하고 상기 자전변환소자와 이 자전변환소자에 대하여 최소한 제2자석과의 상대적 위치관계를 변화시킴으로써 상기 자전변환소자에 가해지는 자계를 검출하도록 한 것을 특징으로 하는 자계검출장치.

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