(57)【要約】【課題】  低廉でしかも高精度にブラシレスモータのロータ位置の検出がなし得るロータ位置検出センサを提供する。【解決手段】  本発明のロータ位置検出センサ１０は、ブラシレスモータＭのロータ３０の位置を検出するセンサ１０であって、ステータ２０のロータ３０の対向面２１に設けられてロータ３０の位置を検出するものである。センサ１０を構成する素子は、巨大磁気抵抗膜素子とされる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータのロータ位置検出センサであって、該センサが巨大磁気抵抗膜素子を用いてなることを特徴とするロータ位置検出センサ。
【請求項２】
前記センサがステータのロータの対向面に設けられてなることを特徴とする請求項１記載のロータ位置検出センサ。
【請求項３】
巨大磁気抵抗膜素子がロータの対向面全面に設けられてなることを特徴とする請求項２記載のロータ位置検出センサ。
【請求項４】
モータがセンサマグネットを有し、センサが該センサマグネットの漏れ磁束を検出することによりロータの位置を検出するようにされてなることを特徴とする請求項１記載のロータ位置検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシレスモータのロータ位置検出センサに関する。さらに詳しくは、薄膜磁気センサを用いたブラシレスモータのロータ位置検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ブラシレスモータにおいてはその円滑な回転を担保するため、ロータ位置の検出がなされている。この位置検出は、従来、ホール素子を用いたセンサにより磁極の漏れ磁束を検出することによりなされている。
【０００３】
このホール素子は、素子面垂直方向の磁束ベクトルが正の場合と負の場合の２値でロータ位置を検出する素子であるが、検出磁束ベクトルがゼロ付近でばらつくため、センサ出力後にヒステリシス素子が付加されている。そのため、実際に磁束ベクトルがゼロとなる位置と、ホール素子を用いたセンサがゼロを検出する位置とでは、ヒステリシス分の誤差が含まれていることになる。つまり、ブラシレスモータでホール素子を用いたセンサと、センサ磁石とを用いてロータ位置の検出を行った場合、検出位置にヒステリシスよる時間遅れを生ずることになる。
【０００４】
したがって、このホール素子を用いたセンサの検出信号によりブラシレスモータを制御した場合、誘起電圧と印加電圧との電圧符号が逆転する箇所が発生する。しかるに、電圧符号とトルク方向とは一致するため、誘起電圧と印加電圧との電圧符号が逆の箇所はトルクリップルの発生原因となる。
【０００５】
なお、このトルクリップルは、高磁力例えば３５ＭＯｅ程度の磁力を有するセンサマグネット（図３〜図５参照）１００を利用することにより１％程度とすることができるが、この場合には、高磁力のセンサマグネットは高価であるため、センサのコスト上昇を招来し、ひいてはモータのコスト上昇を招来するという別の問題を生ずる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、低廉でしかも高精度にブラシレスモータのロータ位置の検出がなし得るロータ位置検出センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のロータ位置検出センサは、ブラシレスモータのロータ位置検出センサであって、該センサが巨大磁気抵抗膜素子を用いてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明のロータ位置検出センサにおいては、前記センサがステータのロータの対向面に設けられてもよい。その場合、巨大磁気抵抗膜素子がロータの対向面全面に設けられてなるのが好ましい。
【０００９】
また、本発明のロータ位置検出センサにおいては、モータがセンサマグネットを有し、センサが該センサマグネットの漏れ磁束を検出することによりロータの位置を検出するようにされてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ロータの位置を精度よく検出できるので、トルクリップルを低減できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１２】
本発明の一実施形態に係るロータ位置検出センサ（以下、単にセンサという）を備えたブラシレスモータ（以下、単にモータという）を図１に示す。
【００１３】
センサ１０は、具体的にはＧＭＲ（巨大磁気抵抗）膜素子を用いてなるものとされて、図１に示すように、ステータ２０のロータ３０の対向面２１に配設されている。このＧＭＲ膜素子は、大気環境による劣化を防止するため、絶縁性・非磁性材料からなる保護膜（図示省略）により保護されている。
【００１４】
センサ１０は、温度による基準電位の変動を防ぐため、２個のＧＭＲ膜素子を直列に接続し、中点電位を計測することによって外部磁界の検出を行うようにされている。また、センサ１０は、２個のＧＭＲ膜素子の感磁軸が互いに直交するように配列された直交型と、２個のＧＭＲ膜素子の感磁軸が互いに平行になるように配列された平行型とに分類される。なお、センサ１０の出力を倍にするため、４個のＧＭＲ膜素子を用いてブリッジ回路を構成するようにしてもよい。
【００１５】
ＧＭＲ膜は、外部磁界の変化を電圧の変化として検出する機能を有するものであり、巨大磁気抵抗効果を有する材料からなる。外部磁界の変化を高い感度で検出するためには、ＧＭＲ膜のＭＲ比の絶対値は、外部磁界Ｈが数百Ｏｅ以下で、５％以上であるのが好ましく、１０％以上であるのがさらに好ましい。
【００１６】
また、ＧＭＲ膜の電気比抵抗は、１０３Ωｃｍ以上１０１２Ωｃｍ以下であるのが好ましく、１０４Ωｃｍ以上１０１１Ωｃｍ以下であるのがさらに好ましい。
【００１７】
このような条件を満たす材料には、種々の材料があるが、中でも金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料が好適である。金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、高いＭＲ比と高い電気比抵抗を有するだけでなく、わずかな組成変動によってＭＲ比が大きく変動することがないので、安定した磁気特性を有する薄膜を、再現性よく、かつ低コストで作製することができるという利点がある。
【００１８】
ＧＭＲ膜として用いられる巨大磁気抵抗効果を有する金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料としては、具体的には、Ｃｏ−Ｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ａｌ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｓｍ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｄｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、ＦｅＣｏ−Ｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｆｅ−ＭｇＦ２、ＦｅＣｏ−（ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２）、Ｆｅ−ＣａＦ２等のフッ素化物系ナノグラニュラー合金等が好適な一例としてあげられる。
【００１９】
また、このＧＭＲ膜素子は、通常の薄膜積層技術を用いて成膜することができる。すなわち、スパッタリングなどによりステータ２０のロータ３０の対向面２１の所定範囲にＧＭＲ膜を堆積させ、さらに電極および保護膜を形成することによりＧＭＲ膜素子が得られる。
【００２０】
しかして、このＧＭＲ膜素子を用いたセンサ１０は、磁束ベクトルがゼロ付近で感度直線性が高いので、基本的にはセンサ出力後におけるヒステリシス素子が不要となる。なお、ヒステリシス素子を付加する必要がある場合においても、ヒステリシス素子のループをホール素子を用いたセンサの出力後に付加されるヒステリシス素子のループよりも著しく小さくできる。したがって、このＧＭＲ膜素子を用いたセンサ１０によれば、精度よくロータ３０の位置検出がなし得、トルクリップルが低減される（図２参照）。その結果、モータＭの消費電力の低減および騒音の低減が図られる。なお、ヒステリシス素子としては、汎用ロジックゲートであるシュミットトリガ型インバータ７４ＨＣ１４などに内蔵されているものと同等の性能を有する素子が用いられる。
【００２１】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態ではステータ２０にＧＭＲ膜素子を成膜してセンサ素子を形成してロータ３０の位置を直接検出するようにされているが、センサマグネットを別途設け、それによりロータ３０の位置を間接的に検出するようにされてもよい。この場合、センサマグネットは８ＭＯｅ程度のボンド磁石とすることができるので、センサ１０のコストをホール素子を用いた場合に比して１／６程度に低減できる。
【００２２】
また、ＧＭＲ膜素子を各ステータ２０のロータ３０の対向面２１全面に成膜することにより、ロータ３０の位置検出と同時にステータ２０とロータ３０とのギャップにおける磁束分布を合わせて検出するようにされてもよい。そして、検出された磁束分布に基づいてモータＭへの供給電流を制御すれば、トルクリップルのより一層の低減が図られる。また、このような制御をなすことにより、モータＭの設計が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、ブラシレスモータの回転制御に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサを有するモータの概略図である。
【図２】実施形態および従来例におけるモータへの入力電流と誘起電圧との関係を示す模式図である。
【図３】従来例におけるセンサマグネットの斜視図である。
【図４】同マグネットのラジアル方向の磁束密度分布の模式図である。
【図５】従来例におけるセンサの出力とセンサマグネットのラジアル方向の磁束密度分布との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０      センサ
２０      ステータ
２１      ロータ対向面
３０      ロータ
Ｍ      モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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