KR100285656B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기저항센서를 높은 정밀도로 위치결정할 필요가 없고, 회전속도등을 정확하게 검출가능한 자기저항센서를 갖춘 모터를 제안하는 것을 과제로 한다.

그 해결수단으로서 모터에 있어서, 신호발생용 착자부인 FG착자부의 주자속에 직교하는 평면의 자속밀도가 자기저항센서의 정격감도 보다도 커지는 자계영역이 당해 신호발생용 착자부에 의해 형성되고 있다. 이것에 덧붙여서 자기저항센서는 그 감자면(100)이 상기의 평면에 대해 평행하게 되도록 상기의 자계영역내에 배치되고, 당해 자기저항센서의 출력이 포화상태가 되고 있다. 이 구성을 채용하는 것에 의해 자기저항센서의 출력특성(8)은 FG착자부와 자기저항센서의 갭의 변동에 대한 의존성이 종래의 센서의 출력특성(A)에 비해 현격히 낮아지며, 자기저항센서의 위치결정오차의 허용범위(b)를 종래(a)에 비해 넓게 할 수 있다. 그 결과 종래와 같은 고정밀도의 자기저항센서의 위치결정작업을 위한 지그가 불필요하게 된다.

Description

모터

제1(a)도는 본 발명을 적용한 모터의 종단면도.

제1(b)도는 이 모터에 이용되는 자기저항센서의 사시도.

제2(a)도는 제1도에 나타낸 모터의 자기회로부분의 종단면도.

제2(b)도는 그 로터 자석을 부분적으로 확대한 사시도.

제3도는 제2(a)도에 도시하는 자기회로부분의 변형예를 도시한 부분 종단면도.

제4(a)도는 본 발명에 따른 모터에 이용되는 자기저항센서의 확대평면도.

제4(b)도는 그 중 하나의 자기저항 소자를 확대하여 도시하는 설명도.

제4(c)도는 그 사용방법을 도시하는 회로도.

제5도는 로터자석과 자기저항센서의 감자면(感磁面) 사이의 갭과, 자기저항센서의 출력전압 간의 관계를 도시하는 그래프.

제6도는 자기저항센서의 출력전압의 파형도.

제7도는 자기저항센서의 출력에 의거하여 회전검출을 행하기 위한 회로도.

제8(a)(b)도는 그 밖의 다른 실시예 형태를 도시하는 로터자석 주변의 구조를 도시하는 설명도.

제9도는 자기저항센서의 배치가능한 범위를 모식적으로 도시하는 설명도.

제10도는 종래 모터의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 자기저항센서 5 : 로터

8 : 로터마그네트 8a : 주파수 발전용 착자부

8b : 구동용 착자부 9 : 스테이터기판

100 : 감자면 212 : 리니어 앰프

213 : 윈드 컴퍼레이터 M : 모터

MR1, MR2 : 자기저항소자 Pi : 자기저항박막의 미세패턴의 핏치

g : 신호발생용 착자부와 자기저항센서 사이의 갭

α : 신호발생용 착자부의 주자속에 직교하는 평면의 자속밀도가 자기저항센서의 정격감도 보다도 커지는 자계영역

본 발명은 모터로터와 함께 회전하는 신호발생용 착자부에 의한 자극변화를 자기저항센서에 의해 검출하고 모터속도제어 등을 행하는 구성의 모터에 관한 것이다.

비디오 테이프 레코더(VTR)나 오디오 테이프 레코더 등의 캡스턴모터를 비롯한 각종의 소형모터에 있어서 로터의 외주면에 신호발생용 착자부를 구성해 두고, 그 근방에 자기저항센서를 대향 배치하여 로터의 회전속도 등을 검출하는 검출기구가 널리 알려져 있다.

자기저항센서는 신호발생용 착자부에 의해 형성되는 자계의 강도가 당해 자기저항센서의 정격감도 보다도 약간 낮은 값이 되는 위치에 배치되고, 감도가 좋은 검출출력을 얻도록 하고 있다. 이 때문에 신호발생용 착자부와 자기저항센서의 갭이 약간이라도 변동하면 거기에 따라 출력특성도 민감하게 변동하게 된다. 따라서 갭의 오차를 가능한 적게 할 필요가 있다.

대표적인 예에 있어서는 신호발생용 착자매체와 자기저항센서의 갭이 100㎛정도로 설정된다. 이 경우에 정밀도가 좋은 자기저항센서출력을 얻기 위해서는 ±30㎛ 정도의 공차안에서 양자의 갭을 설정할 필요가 있다. 이와같은 고정밀도의 위치결정은 곤란한 작업이다.

그래서 종래에 있어서는 예를들면 일본국 특개평 1-203933호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 자기저항센서를 가동홀더에 탑재하고 자기저항센서의 가장 적합한 배치위치를 결정하도록 하고 있다.

즉, 이 공보 기재의 모터에서는 제10도에 도시하는 바와같이 로터(27)의 외주면에 대해 여러 개의 자극(S극, N극)이 반복하여 착자된 신호발생용 착자매체(26)가 고착되고, 이 신호발생용 착자매체(26)에 대해 감자면이 대향하는 방향으로된 자기저항센서(21)가 홀더(22) 위에 부착되어 있다. 홀더(22)는 회로기판(25)에 고정한 고정홀더와, 이 고정홀더에 의해 모터의 래디얼방향으로 이동가능하게 지지한 가동홀더로 구성되어 있다.

이 가동홀더에 의해 지지된 자기저항센서(21)를 모터의 래디얼방향으로 이동시키면서 자기저항센서(21)로부터의 출력신호를 모니터하고 이 모니터결과에 의해 자기저항센서(21)의 최적위치를 결정하고 있다. 자기저항센서(21)의 최적위치를 결정한 후는 그것이 탑재되어 있는 가동홀더의 리드프레임(24)을 회로기판(25)에 고착하는 것에 의해 자기저항센서(21)의 위치를 고정하고 있다.

이와 같이 종래의 자기저항센서를 갖춘 모터에 있어서는 신호발생용 착자부에 대한 자기저항센서의 배치위치를 극히 높은 정밀도로 설정할 필요가 있다. 그 때문에 상기와 같이 고정밀도의 위치결정을 행하기 위한 연구가 필요하다. 또한 위치결정을 위해 많은 공정을 필요로 하고 있다. 또한 상기와 같이 가동홀더 및 고정홀더를 갖춘 홀더기구에 의해 자기저항센서의 위치결정을 행하는 방법에서는 당연히 그 때문에 부품개수가 늘어나고 그 만큼 원가가 높아지게 된다.

본 발명의 과제는 상기 문제점에 비추어 자기저항센서를 종래와 같은 높은 정밀도로 위치결정하지 않아도 정밀도가 좋은 속도검출 등을 행할 수 있는 모터를 제안하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 모터는 신호발생용 착자부 및 로터를 갖춘 로터와, 상기 신호발생용 착자부에 대해 소정의 갭을 두고 대향하도록 고정배치되고 상기 로터의 회전에 따른 상기 신호발생용 착자부에 의한 자계의 자기 변화를 검출하는 자기저항센서와, 이 자기저항센서의 검출결과에 의거하여 상기 로터의 회전상태를 검출하는 회전검출회로를 지지대, 상기 신호발생용 착자부의 주자속에 직교하는 평면의 자속밀도가 상기 자기저항센서의 정격감도 보다도 커지는 자계영역이 당해 신호발생용 착자부에 의해 형성되고, 상기 자기저항센서는 그 감자면이 상기 평면에 대해 평행하게 되도록 상기 자계영역 내에 배치됨과 동시에 당해 자기저항센서의 출력이 포화상태에 있으며, 상기 회전검출회로는 상기 자기저항센서의 출력신호가 포화상태에 있는 것에 의해 발생하는 왜곡을 제거하기 위한 파형정형회로를 갖추고 있고, 상기 파형정형회로는 상기 자기저항센서의 출력을 직선적으로 증폭하는 리니어앰프와, 이 리니어앰프의 출력치 중 소정의 윈드폭을 초과하는 값을 모두 소정치로 변환하는 윈드 컴퍼레이터를 갖추고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성한 본 발명의 모터에 있어서는 예를들면, 신호발생용 착자부를 강하게 자화하는 것에 의해 또는 신호발생용 착자부의 착자핏치를 넓게 하는 것에 의해 신호발생용 착자부의 주위에 자계의 강도가 자기저항센서의 정격감도 보다도 크고 또한 자기저항센서의 출력을 포화상태로 유지가능한 크기의 특정 자계영역을 형성하고 있다. 본 발명과 같은 특정의 자계 영역 내에 자기저항센서를 배치하면 당해 자기저항센서의 출력특성은 신호발생용 착자부와의 사이의 갭변동에 대한 의존성이 종래에 비해 저하한 것이 된다. 또한 자기저항센서의 정격감도는 일반적으로 당해 자기저항센서의 출력이 정밀하고 안정적으로 얻을 수 있는 범위의 상한이며, 당해 자기저항센서 출력을 이용하는 장치측의 요구정밀도 등을 충족할 수 있는 범위의 상한이다.

또한 이와같이 신호발생용 착자부를 강하게 자화하고 있으므로 그 만큼 신호 발생용 착자부와 자기저항센서의 갭을 넓게 할 수 있다. 갭이 넓어지면 그것에 대응하여 자기저항센서의 감자부를 구성하고 있는 강자성체 박막의 미세패턴의 핏치가 넓어진다. 박막패턴의 핏치가 넓어지면 그 만큼 자기저항센서의 출력특성은 신호발생용 착자부와의 사이의 갭변동에 대한 의존성이 저하된다.

이와같이 본 발명에 의하면 자기저항센서의 출력특성이 갭변동에 대한 의존성이 종래에 비해 현격히 낮아지고 있다. 따라서 종래와 같이 극히 높은 정밀도로 자기저항센서를 위치결정하지 않아도 당해 자기저항센서로부터의 출력에 의거하여 회전속도 등을 정확하게 검출할 수 있다.

여기서 자기저항센서는 상기 신호발생용 착자부에 대해 모터 래디얼 방향으로 갭을 둔 위치에 배치해도 좋지만 상기 신호발생용 착자부를 상기 로터자석의 고리모양 단면에 형성하고, 상기 자기저항센서를 당해 신호발생용 착자부에 대해 모터쓰러스트 방향으로 갭을 둔 위치에 배치할 수도 있다. 즉, 상기의 특정 자계 영역을 신호발생용 착자부에 대해 모터쓰러스트 방향의 위치에 형성하고, 이 영역안에 자기저항센서를 배치할 수도 있다.

본 발명에서는 상기와 같이 자기저항센서를 그 정격감도 보다도 큰 자계의 강도를 갖는 영역안에 배치하고 있으므로 그 검출출력이 불안정하게 될 가능성도 있다. 이 경우에 검출출력에 잡음이 발생하면 정확한 검출을 할 수 없게 된다. 그래서 상기 자기저항센서의 출력측과 상기 회전검출회로의 입력측과의 사이의 결합상태를 저(低)임피던스 결합으로서 자기저항센서의 출력에 잡음이 발생하기 어렵게 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 회전검출회로 로서는 상기 자기저항센서의 출력신호가 포화상태에 있는 것에 따라 발생하는 왜곡을 제거하기 위한 파형정형회로를 갖추고 있다.

이 파형정형회로 로서는 상기 자기저항센서의 출력을 직선적으로 증폭하는 리니어 앰프와, 이 리니어앰프의 출력치중 소정의 윈드폭을 초과하는 값을 모두 소정장치로 변한하는 윈드 컴퍼레이터를 갖춘 구성의 것을 채용할 수 있다.

또한 상기 신호발생용 착자부는 그 전용의 부재를 상기 로터를 회전구동하기 위한 구동용 착자부에 부착하는 구성으로 해도 좋지만 구동용 착자부의 일부를 그대로 이용하는 것도 가능하다.

다음은 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 자기저항센서를 갖춘 모터에 대해 상세하게 설명한다.

[모터의 구조]

제1(a)도에는 비디오 테이프 레코더 등에 사용되며, 본 발명이 적용되는 갭스턴 모터의 종단면도를 도시하고 있다.

이 모터(M)는 스테이터기판(9)과 여기에 고정된 원통형상의 베어링 홀더(2)를 갖고 있다. 베어링홀더(2) 및 당해 베어링홀더(2)의 내주면에 유지되고 있는 상하 한쌍의 베어링(3)에 의해 캡스턴축(10)이 자유롭게 회전하도록 지지되어 있다. 캡 스턴축(10)의 상단에는 보스(4)가 부착되어 있고, 이 보스(4)를 통해 자성재로 이루어지는 로터(5)가 캡스턴축(10)과 일체로 회전하도록 고정되어 있다. 베어링홀더(2)의 외주에는 여러 개의 돌극을 갖는 스테이터코어(6)가 고정되어 있고, 이들 돌극에는 코일(7)이 감겨져 있으며, 로터(5)에는 스테이터코어(6)와 일정한 간격을 통해 대향하도록 로터자석(8)이 고정되어 있다.

스테이터기판(9)에는 모터를 구동제어하기 위한 회로(도시하지 않음) 및 이 회로에 접속된 자기저항센서(1) 등이 실장되어 있으며, 본 예에서는 자기저항센서(1)가 스테이터기판(9)의 표면에 부착되고, 둥근고리모양의 로터자석(8)에 대해 모터쓰러스트 방향으로 일정한 갭을 둔 위치에서 그 감자면(100)이 로터자석(8)의 고리모양 단면에 대치하고 있다.

또한 스테이터기판(9)에 대해 자기저항센서(1)를 표면실장한다는 관점에서 제1(b)도에 도시하는 바와같이 자기저항센서(1)로서 감자면(100)을 윗면으로 향하게 했을 때의 각 구석 모서리 부분에 쓰루홀을 이용하여 구성된 납땜접합의 전극(120)을 갖춘 플립칩 타입의 것이 이용되고 있다.

[로터의 자석구조]

제2(a)도는 모터(M)의 자기회로부분의 종단면도이다. 이 도면을 참조하여 설명하면 로터자석(8)은 예를들면 펠라이트계 마그네트로 이루어지고 그 내주면에 형성된 구동용 착자부(8b)와 당해 로터자석(8)의 스테이터기판(9) 쪽에서 고리모양 단면에 형성된 신호발생용 착자부로서의 주파수 발전용 착자부(다음 FG용 착자부라함)(8a)를 갖추고 있다. 이 FG용 착자부(8a)는 구동용 착자부(8b) 보다도 N극과 S극이 좁은 핏치로 착자되어 있다. 로터의 회전에 따른 FG용 착자부(8a)에 의한 자기변화가 상기와 같이 모터쓰러스트 방향으로 대향 배치한 자기저항센서(1)에 의해 검출된다.

제2(b)도는 제2(a)도에 도시하는 로터자석(8)을 부분적으로 확대하여 도시하는 사시도이다. 로터자석(8)의 내주면에 형성한 모터구동용의 구동착자부(8b)는 한 둘레에 예를들면 16극의 자극이 착자되어 있다. 이에대해 로터자석(8)의 고리모양단면으로 형성한 FG용 착자부(8a)는 한 둘레에 예를들면 240극이 착자되어 있다. 따라서 본 예의 모터(M)는 FG착자부(8a)의 착자핏치가 일반적으로 사용되고 있는 이런 종류의 모터에 채용되고 있는 360극/한둘레의 착자핏치에 비하면 꽤 큰 핀치로 되어 있다.

이와같이 착자핏치를 넓게하고 있으므로 같은 착자전류로 착자한 경우도 착자핏치가 좁은 것에 비해 자석의 깊숙이까지 자화되므로 각 자극의 자력이 강해지는 만큼, 자속이 멀리까지 미친다. 즉, FG착자부(8a)의 자장강도가 크므로 그 주위에 형성되는 자계의 강도, 즉 FG착자부(8a)의 주자에 직교하는 평면의 자속 밀도를 높이고 있다.

여기서 본 실시예에서는 이와같이 착자핏치를 넓히고, FG용 착자부(8a)에 의해 형성되는 자계에는 그 주자속에 직교하는 평면의 자속일도가 자기저항센서(1)의 정격감도 보다도 커지는 자계영역이 포함되도록 하고 있다. 즉, 이와같은 특정자계영역을 형성할 수 있도록 당해 FG착자부(8a)의 자장강도를 설정하고 있다. 그리고 자기저항센서(1)는 이와같은 특정의 자계영역 내에 감자면이 상기 평면과 평행하게 되도록 즉, 주자속에 직교하는 방향이 되도록 배치되어 있다.

또한 로터자석(8)은 단순히 펠라이트계 마그네트 뿐만 아니라 다음과 같이 구성해도 좋다. 즉, 구동착자부(8b)가 마련되는 부분을 네오지움 등의 희토류자석으로 하고, FG착자부(8a)가 마련되는 단면측의 부분을 펠라이트계의 자석으로서 이들은 일체 성형해도 좋다. 이와같은 구성에 의해 모터구동용의 구동착자부(8b)가 상당히 강하게 자화되므로 모터성능을 향상시킬 수 있다.

또한 제3도에 도시하는 바와같이 구동용 착자부(8b)를 로터자석(8)의 내주면에 형성하고, 이 로터자석(8)의 고리모양 단면에 별개체의 신호발생용 자석(18)(구체적으로는 FG용 착자부(8a))을 부착한 구성으로 해도 좋다.

[자기저항센서의 구조]

제4도에서는 본 예의 자기저항센서(1)의 구성을 도시하고 있다.

우선 제4(a),(b)도에 도시하는 바와같이 자기저항센서(1)에는 절연성의 칩기판(101) 위에 Ni-Fe막이나 Ni-Co막 등의 강자성 재료로 이루어지는 자기저항박막(102)이 소정의 패턴으로 형성되어 있다. 이들 자기저항박막(102)이 형성되어 있는 측의 면이 감자면(100)이다. 또한 감자면(100)의 일부가 감자부(103)로 되어 있다.

감자부(103)에서는 로터의 회전방향에 대응하는 방향(화살표시 A의 방향)을 따라 병렬하는 자기저항박막(102)의 미세패턴에 의해 같은 모양의 자기저항소자(MR1, MR2)(MR소자)가 한쌍 형성되어 있다. 이들 자기저항소자(MR1, MR2)는 신호발생용 착자부(FG착자부(8a)의 착자핏치에서 보면 자기회로적으로 1/2핏치 어긋난 위치에 있다. 감자부(103)에서는 납땜 접합용의 전극부(104)(105)(106)가 꺼내진 상태에 있다. 이들 전극부(104),(105),(106) 등, 감자부(103)를 제외한 부분은 어느 것도 자기저항박막(102)의 폭이 넓고, 자기변화의 검출에 지장이 없도록 구성되어 있다.

이 자기저항센서(1)를 모터의 회전속도 검출용으로 이용할 경우, 전극부(104),(105),(106)는 제4(c)도에 도시하는 바와같이 각각 입력단자, 출력단자, 접지용 단자로서 이용된다. 그 중 전극부(105)(출력단자)에는 제7도를 참조하여 뒤에 설명하는 회전검출회로가 접속된다.

이와같은 구조는 종래부터 사용되고 있는 MR소자와 동일하지만 본예에서는 MR소자의 자기저항박막(102)의 핏치가 종래와는 다르다. 즉, 제4(b)도에 확대하여 도시하는 바와같이 각 자기저항소자(MR1, MR2)에 있어서, 감자부(103)에 있어서 로터의 회전방향에 대응하는 방향(화살표시 A방향)을 따라 병렬하는 자기저항박막(102)의 미세패턴의 핏치(Pi)를, 종래의 동일규격의 자기저항소자에 비해 넓게 하고 있다.

[자기저항센서의 배치위치 및 출력특성]

상기와 같이 구성한 본 예의 모터(M)에 있어서는 FG착자부(8a)의 착자핏치를 넓게하는 것에 의해 주위에 형성되는 자계의 강도를 높이고, 상술한 특정의 자계 영역을 형성하도록 하고 있다. 즉, 이 자계영역 내에 있어서는 FG착자부(8a)의 주자속에 직교하는 면의 자속밀도가 자기저항센서(1)의 정격감도 보다도 커지고 있고, 게다가 그 자계영역 내에 배치되는 자기저항센서(1)의 출력은 포화상태에 있도록 구성되어 있다. 자기저항센서(1)는 이와같은 자계영역 내에 있고, 그 감자면(100)이 FG착자부(8a)의 주자속에 직교하는 방향이 되도록 배치되어 있다. 이것에 대해 종래에 있어서는 자기저항센서는 그 출력이 포화하는 자속밀도 보다도 약간 낮은 영역 내에 배치하여 사용되고 있다.

또한, 이와같이 FG착자부(8a)를 강하게 자화하고 있으므로 그 만큼 FG착자부(8a)와 자기저항센서(1)의 갭을 넓게 잡는다. 이 때문에 그것에 대응시켜 상기와 같이 자기저항센서(1)의 감자부(103)를 구성하고 있는 강자성체박막의 미세패턴의 핏치(Pi)를 넓히고 있다. 박막의 미세패턴의 핏치(Pi)가 넓어지면 그 만큼 자기저항센서(1)의 출력특성은 FG착자부(8a)와의 갭변동에 대한 의존성이 저하한다.

이와같이 본실시예에 있어서는 자기저항센서(1)의 출력특성이 갭의존성이 종래에 비해 현격히 낮아지고 있다. 따라서 종래와 같이 극히 높은 정밀도로 자기저항센서(1)를 위치결정하지 않아도 당해 자기저항센서(1)로부터 충분한 정밀도의 검출출력을 얻을 수 있다.

제5도에서는 자기저항센서의 검출결과에 비해 FG착자부(8a)와 감자면의 갭의 변동이 미치는 영향 정도를 비교한 그래프이다.

이 그래프에 있어서, 세로측은 자기저항센서의 출력(peak to peak), 가로축은 자석(FG착자부)과 자석저항센서의 갭이며 곡선(A)은 종래의 자기저항센서의 출력특성이고, 곡선(B)는 본 발명 실시예의 자기저항센서의 출력특성이다.

이들 출력특성을 비교하면 종래의 자기저항센서의 출력특성(A)은 갭이 작은 영역에서는 고출력을 얻을 수 있지만 그 때의 피크가 갑자기 솟은 만큼 그 보다 갭이 큰 쪽으로 시프트하면 출력이 급격히 저하하게 된다. 따라서 일정레벨의 출력(V1)을 얻기 위해서는 FG착자부(8a)와 감자면(100)의 갭을 간격(a)이라는 좁은 범위 내에서 설정할 필요가 있다.

이것에 대해 본 발명실시예의 자기저항센서(1)의 출력특성(B)은 갭이 작은 영역에서는 종래의 자기저하센서의 출력(A)에 비해 출력이 낮지만 갭이 커져도 출력이 급격히 저하하는 일이 없다.

따라서, 본 실시예에 있어서는 일정 레벨의 출력(V1)을 얻기 위해서는 FG착자부(8a)와 감자면(100)의 갭을 간격(a)에 비해 상당히 넓은 간격(b)의 범위내(즉, 상기의 특정자계영역 내)로 설정할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 이와같은 특성의 자기저항센서(1)이면 모터의 조립시에는 FG착자부(8a)와 자기저항센서(1) 사이의 간격을 예를들면 300㎛ ±150㎛ 범위내로 설정해두면 좋다. 다시말하면 자기저항센서(1)의 배치위치를 종래와 같이 ±30㎛ 정도의 공차내가 되도록 조정할 필요가 없어진다.

이와같이 본 실시예의 구성을 채용하면 자기저항센서와 FG착자부(8a)의 갭허용오차를 크게 할 수 있다. 따라서 자기저항센서의 부착시의 위치결정작업이 간단해지고 모터의 조립공정에 있어서 자기저항센서(1)를 스테이터기판(9)에 그대로 실장하면 좋고, 특별한 위치조정을 행할 필요도 없어진다. 또한 모터가동 중에 있어서 로터(5)의 쓰러스트 방향의 어긋남에 기인하는 센서출력의 변동도 무시할 수 있다.

또한 FG착자부(8a)와 자기저항센서(1)의 감자면(100) 사이의 갭을 확대해가면 일반적으로 제6도의 일점쇄선으로 도시하는 바와같이 자기저항센서(1)의 전극부(105)에서의 출력(2개의 MR소자 MR1, MR2의 저항치의 차에 상당하는 신호)의 제로크로스 점에서의 기울기(쓰루레이트 θ)가 작아져 모터의 회전속도를 오검출하는 원인이 된다. 그러나 본 예에서는 자기저항센서(1)를 그 출력이 포화상태로 유지되는 자계강도를 갖춘 영역 내에 배치하고 있고, 종래와 같이 센서출력이 포화되는 자장강도 보다도 낮은 영역에 배치하고 있는 경우에 비해 자기저항센서(1)의 감자면(100)에 가하는 자력이 강하다. 따라서 쓰루레이트의 저하가 억제되어 실용상 지장이 없다.

[회전검출회로/파형정형회로]

여기서 자기저항센서(1)를 그 출력이 포화하는 자장강도 보다도 높은 자장강도를 갖는 영역 내에 배치함과 동시에 감자부(103)에 있어서 자기저항박막(102)의 미세패턴의 핏치(Pi)를 넓게 하고 있으므로 자기저항센서(1)의 출력특성이 불안정화되기 쉽다. 불안정한 자기저항센서 출력에 잡음이 발생하게 되면 오검출의 원인이 되어 버린다. 잡음이 센서출력에 발생하는 것을 억제하기 위해서는 자기저항센서의 출력측과, 당해 센서출력에 의거하여 모터회전속도를 검출하는 회전검출회로의 입력측과의 사이의 결합이 저임피던스 결합이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한 FG착자부(8a)의 주자속에 직교하는 평면의 자속밀도가 당해 자기저항센서(1)의 정력감도 보다도 커지는 자계영역 내이며, 자기저항센서(1)의 감자면(100)의 상기 평면에 대해 평해하게 되도록 자기저항센서(1)가 배치되고, 그 출력이 포화상태에 있으므로 센서출력 파형에는 왜곡이 발생하기 쉽고, 출력파형의 왜곡도 모터의 회전속도의 오검출의 원인이 된다. 이것을 회피하기 위해서는 로터(5)의 회전을 검출하는 회전검출회로 대해 다음과 같은 파형정형회로를 마련하는 것이 바람직하다.

제7도에서는 회전검출회로에 짜 넣어진 파형정형회로의 예를 도시하고 있다. 도면에 도시하는 바와같이 회전검출회로의 파형정형회로부분은 리니어앰프(211)를 갖고 있고, 자기저항센서(1)의 전극부(105)로부터의 출력(2개의 MR소자 MR1, MR2의 저항치의 차에 상당하는 신호)이 저항(213)을 통해 당해 리니어 앰프(211)의 반전 입력단자에 입력된다. 리니어 앰프(211)의 비반전 입력단자에는 구동전압 Vcc의 1/2에 상당하는 전압이 입력되고 있다. 리니어앰프(211)이 출력은 윈드 컴퍼레이터(212)의 반전 입력단자에 입력되고, 그 비반전 입력단자에는 역시 구동전압 Vcc의 1/2에 상당하는 전압이 입력되고 있다.

이와같이 구성한 회전검출회로에서는 자기저항센서(1)의 출력이 포화상태에 있는 것에 의해 그 출력신호에 왜곡이 발생해도, 그것을 리니어앰프(211)로 증폭하고 그 후에 이와같은 왜곡이 있는 부분(윈드 외)에 있는 부분을 윈드 컴퍼레이터(212)로 컷트하고 있다. 따라서 윈드 컴퍼레이터(212)에서의 출력에는 파형왜곡이 없다.

이와같이 리니어 앰프(211)와 윈드 컴퍼레이터(212)를 이용하여 자기저항센서(1)의 출력신호의 왜곡을 제거하는 파형정형회로가 구성되어 있다. 그 때문에 본 예와 같이 자기저항센서(1)의 출력파형에 왜곡이 발생하기 쉬운 자기회로를 채용한 경우에 있어서도 회전검출회로로 그 왜곡을 제거할 수 있으므로 회전속도 등의 검출이 정확하게 행해진다.

[그 밖의 실시예의 형태]

또한 본 발명을 적용가능한 모터로서는 제8(a)도에 도시하는 바와같이 로터(5) 측에 구성된 로터자석(8) 중 스테이터기판(9) 위에 구성된 코일(7)에 대향하는 부분이 구동용 착자부(8b)가 되며 그 외주측에서 자기저항센서(1)와 대향하는 부분이 FG용 착자부(8a)로 된 구조라도 좋다.

또한 제8(b)도에 도시하는 바와같이 로터자석(8)의 자기저항센서(1)와 대향하는 부분도 구동용 착자부(8b)가 되며, 이 구동용 착자부(8b) 자체가 회전검출용의 신호를 발생시키는 신호발생용 착자부로서도 기능하는 타입의 모터라도 본 발명을 적용할 수 있다. 즉, 구동용 착자부(8b)의 빠진 자속을 자기저항센서로 검출하는 구성을 채용할 수 있다. 이 형식의 모터는 캡스턴 모터로서는 얻을 수 있는 펄스수가 너무 적기 때문에 일반적으로는 채용할 수 없다. 그러나, 예를들면 드럼모터 등에서는 12극, 24극 정도의 구동용 자극이 있으면 속도제어 가능한 FG신호를 형성할 수 있으므로 이 형식의 모터가 채용가능하다.

또한 본 발명은 제10도에 도시하는 바와같은 FG착자부가 로터자석의 외주면에 형성되고 그 외측에 자기저항센서가 대량배치된 구성의 모터에 대해서도 마찬가지로 적용이 가능하다.

제9도에서는 이와같은 구성의 모터에 대해 본 발명을 적용한 경우의 구성을 모식적으로 도시하고 있다. 이 도면에 있어서 상기 실시예에 있어서 각 부분에 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략하는 것으로 한다.

이 도면에 도시하는 바와같이 신호발생용 착자부(8a)에 대해 자기저항센서(1)가 래디얼방향의 갭(g)을 통해 배치된다. 여기서 부호(α)는 「신호발생용 착자부(8a)의 주자속에 직교하는 평면의 자속밀도가 자기저항센서(1)의 정격감도 보다도 커지는 자계영역」 이고, 이 자계영역(a) 내에 자기저항센서(1)는 그 감자면(100)이 주자속에 직교하는 방향으로 배치되며 또한 자기저항센서(1)의 출력은 포화상태에 있다.

이와같이 구성한 경우에 있어서도 자기저항센서(1)는 신호발생용 착자부(8a)와의 사이의 갭(g)의 변동에 대한 출력특성의 의존성이 저하하고 있으므로 자기저항센서(1)는 이 자계영역(α) 내에 있으면 어떤 위치에 배치해도 목표로 하는 검출출력을 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명의 자기저항센서를 갖춘 모터에 있어서는 신호발생용 착자부의 주자속에 직교하는 평면의 자속밀도가 자기저항센서의 정격감도 보다도 커지는 자계영역이 당해 신호발생용 착자부에 의해 형성되고, 상기 자기저항센서는 그 감자면이 상기 평면에 대해 평행하게 되도록 상기 자계영역 내에 배치됨과 동시에 당해 자기저항센서의 출력이 포화상태에 있는 구성으로 되어 있다. 따라서 본 발명에 의하면 신호발생용 착자부와 자기저항센서의 갭변동에 대한 의존성이 낮은 자기저항센서의 출력을 얻을 수 있다. 이 때문에 자기저항센서의 배치위치의 위치결정 정밀도가 종래에 비해 현격히 낮아도 좋아진다. 따라서 종래와 같은 고정밀도에서의 자기저항센서의 위치결정작업을 위한 지그가 불필요하게 된다.

또한 본 발명에 있어서 자기저항센서의 출력측과 당해 센서출력이 입력되는 회전검출회로의 입력측을 저임피던스 결합의 상태로 설정한 경우에는 센서출력에 잡음이 발생하여 회전속도 등의 오검출이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 회전검출회로서 자기저항센서의 출력신호의 왜곡을 제거하는 파형정형회로가 짜넣어진 구성을 채용한 경우에는 자기저항센서의 출력파형에 왜곡이 발생한다고 해도 이와같은 왜곡을 파형정형회로로 제거할 수 있으므로 회전속도 등의 오검출이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 신호발생용 착자부 및 로터를 갖춘 로터(5)와, 상기 신호발생용 착자부에 대해 소들의 갭을 두고 대향하도록 고정배치되고 상기 로터(5)의 회전에 따른 상기 신호발생용 착자부에 의한 자계의 자기변화를 검출하는 자기저항센서(1)와, 이 자기저항센서(1)의 검출결과에 의거하여 상기 로터(5)의 회전상태를 검출하는 회전검출회로를 갖는 모터(M)에 있어서, 상기 신호발생용 착자부의 주자속에 직교하는 평면의 자속밀도가 상기 자기저항센서(1)의 정격감도 보다도 커지는 자계영역이 당해 신호발생용 착자부에 의해 형성되고, 상기 자기저항센서(1)는 그 감자면(100)이 상기 평면에 대해 평행하게 되도록 상기 자계영역 내에 배치됨과 동시에 당해 자기저항센서(1)의 출력이 포화상태에 있으며, 상기 회전검출회로는 상기 자기저항센서(1)의 출력신호가 포화상태에 있는 것에 의해 발생하는 왜곡을 제거하기 위한 파형정형회로를 갖추고 있고, 상기 파형정형회로는 상기 자기저항센서(1)의 출력을 직선적으로 증폭하는 리니어앰프(212)와, 이 리니어앰프(212)의 출력치 중 소정의 윈드폭을 초과하는 값을 모두 소정치로 변환하는 윈드 컴퍼레이터(213)를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호발생용 착자부는 상기 로터자석의 고리모양단면으로 형성되고, 상기 특정 자계영역이 당해 신호발생용 착자부에 대해 모터쓰러스트 방향의 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자기저항센서(1)의 출력임피던스와 상기 회전검출회로의 입력임피던스는 모두 저임피던스인 것을 특징으로 하는 모터.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 신호발생용 착자부는 상기 로터(5)를 회전구동하기 위한 구동용 착자부의 일부를 겸용하고 있는 것을 특징으로 하는 모터.
5. 제3항에 있어서, 상기 신호발생용 착자부는 상기 로터(5)를 회전구동하기 위한 구동용 착자부의 일부를 겸용하고 있는 것을 특징으로 하는 모터.

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