JPH0586133B2

JPH0586133B2 -

Info

Publication number: JPH0586133B2
Application number: JP61096494A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Hayakawa
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1993-12-10
Also published as: JPS62254645A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は、ロータの磁束密度の変化を検出し、
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
テツ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、ステツピングモーターのステツピン
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、ロータの極歯のピツチが小さくなるた
め、これと対応し磁電変換素子のピツチも小さく
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つて、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を検出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つて検知される。したがつ
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としてハ
イブリツド型のステツ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のステータ３は、例えば、４
つのポール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、外周に沿つて、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１１，１１ａ，１２，
１２ａを基板１３の表面で備えている。これらの
磁電変換素子１１，１１ａ，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Ｖのライン、接地Ｇのライ
ン、第１の信号出力S₁のライン、および第２の信
号出力S₂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１１，１１ａ，１２，１２ａ
は、ロータ６からの磁束密度変化を検出するよう
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１１，１２
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
補償用のものであつて、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、常に一定となつている。

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１１，１２は、そ
れぞれ直列接続の磁電変換素子１１ａ，１２ａと
ともにブリツジ回路を構成し、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、そのブリツジ回路の中点に、それぞ
れ第１の信号出力S₁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Ｓ極側の第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1/4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S₁，S₂が現われる。そして、こ
の両信号出力S₁，S₂の位相の時間的前後関係を比
較することによつて、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、磁電変換素
子１１ａ，１２ａにより、温度補償が行われるた
め、信号出力S₁，S₂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、ハイブリツド型のステツピング
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く、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
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、ステツ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つていないた
め、ステータからの漏れ磁束などの影響を受け
ず、したがつて、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。１…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。

Claims

【特許請求の範囲】

１互いに1/2ピツチ位相がずれ、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、磁束密度変化を検出するように基
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つ
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
ツ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。