JP2005012955A - ブラシレスモータおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転位置センサの進角設定を容易にして、このブラシレスモータの製造コストを低減することである。
【解決手段】ロータ１４の回転位置を検出する３つのホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角は進角検査装置５１を用いて調整される。進角検査装置５１は、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの両端に接続される誘起電圧検出部５４とホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗが入力される検出信号入力部５８とを備えており、ロータ１４を外部から駆動して回転させた状態の下で電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じる誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相と検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とを比較するようになっている。そして、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角は、この結果に基づいて、その固定位置をロータ１４の回転方向に移動させることにより中立位置に設定される。
【選択図】 図５
【解決手段】ロータ１４の回転位置を検出する３つのホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角は進角検査装置５１を用いて調整される。進角検査装置５１は、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの両端に接続される誘起電圧検出部５４とホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗが入力される検出信号入力部５８とを備えており、ロータ１４を外部から駆動して回転させた状態の下で電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じる誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相と検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とを比較するようになっている。そして、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角は、この結果に基づいて、その固定位置をロータ１４の回転方向に移動させることにより中立位置に設定される。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステータとステータに対して回転自在のロータとを備えたブラシレスモータに関し、特に、正逆両方向に回転するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータは、ステータとステータに対して回転自在のロータとを有しており、例えば３相４極式の場合には、ステータには互いに星形結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイルが装着され、ロータには周方向に並ぶ４つの磁極が設けられる。そして、モータドライバを用いて各相の電機子コイルに所定の順序と方向で通電することによりステータに回転磁界が生じてロータが回転するようになっている。
【０００３】
モータドライバは、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のスイッチング素子により構成されるインバータ回路を有しており、各相の電機子コイルに対する通電の切替えは、これらのスイッチング素子を所定の切替えタイミングで駆動することにより行われる。また、ブラシレスモータにはホール素子やレゾルバ等、ロータの回転位置を検出する回転位置センサが設けられており、モータドライバは回転位置センサからの検出信号つまりロータの回転位置に基づいてスイッチング素子を駆動するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなブラシレスモータを自動車等の車両に設けられる所謂電動パワーステアリング装置の動力源として用いる場合には、正転と逆転の両方向に回転可能であるものが用いられる。この場合、正転時と逆転時のモータ特性が相違すると操舵フィーリングが悪化するため、ブラシレスモータには正転時と逆転時のモータ特性が同一であることが求められる。しかし、特に回転位置センサとしてホール素子を用いた場合には、組付けの際に誤差が生じて、正転時と逆転時の進角が相違する恐れがある。
【０００５】
そのため、従来のブラシレスモータでは、組立完了後のブラシレスモータを実際に正転方向と逆転方向とに作動させて各回転方向でのモータ特性を測定し、これらのモータ特性を比較して回転位置センサの進角を中立位置に調整するようにしていた。これにより、正転時と逆転時の両方において、ロータの回転位置に対する電機子コイルへの通電タイミングを一致させて、正転時と逆転時のモータ特性を同一とすることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特公平６−５２９９６号公報（第２−３頁、第１，３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、実際にブラシレスモータを正逆両方向に作動させて各種の計測機器を用いてモータ特性を測定しなければならない。また、モータ特性が得られた後に、再度モータカバーを外してホール素子の位置を調整することが必要となる。そのため、進角の設定には多数の工数が必要となり、このブラシレスモータの製造コストは高くなっていた。
【０００８】
本発明の目的は、回転位置センサの進角設定を容易にして、このブラシレスモータの製造コストを低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のブラシレスモータは、ステータと前記ステータに対して回転自在のロータとを備えたブラシレスモータであって、前記ロータに設けられた複数の磁極と、前記ロータの回転位置に応じた検出信号を出力する回転位置センサと、互いに星形結線されて前記ステータに装着され、前記回転位置センサが出力する前記検出信号に基づいた所定の順序と方向でモータドライバから駆動電流が供給される複数相の電機子コイルとを有し、前記ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で前記電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と前記検出信号の位相とを比較して前記回転位置センサの進角を中立位置に設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明のブラシレスモータは、前記電機子コイルの両端に接続されて前記電機子コイルの誘起電圧を検出する誘起電圧検出部と、前記回転位置センサの検出信号が入力される検出信号入力部とを備えた進角検査装置により前記電機子コイルの誘起電圧の位相と前記検出信号の位相とを比較することを特徴とする。
【００１１】
本発明のブラシレスモータは、前記電機子コイルの中性点に接続された中性点接続端子を備え、前記中性点接続端子において前記進角検査装置に着脱自在に接続されることを特徴とする。
【００１２】
本発明のブラシレスモータは、前記誘起電圧検出部と前記検出信号入力部とを前記モータドライバに設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のブラシレスモータは、前記回転位置センサがホール素子であり、前記ホール素子を回転方向に移動させて前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とする。
【００１４】
本発明のブラシレスモータは、前記回転位置センサがレゾルバであり、前記レゾルバの検出信号の位相を補正して前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とする。
【００１５】
本発明のブラシレスモータの製造方法は、互いに星形結線された複数相の電機子コイルが装着されたステータと複数の磁極を備えたロータと前記ロータの回転位置に応じた検出信号を出力する回転位置センサを備え、前記検出信号に基づいた所定の順序と方向でモータドライバから前記電機子コイルに駆動電流が供給されることにより作動するブラシレスモータの製造方法であって、前記ステータ、前記ロータおよび前記回転位置センサを組み立てるモータ組立工程と、前記ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で前記電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と前記検出信号の位相とを比較して前記回転位置センサの進角を検出する進角検出工程と、前記進角検出工程による検出結果に基づいて前記回転位置センサの進角を中立位置に設定する進角設定工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のブラシレスモータの製造方法は、前記回転位置センサがホール素子であり、前記ホール素子を回転方向に移動させて前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とする。
【００１７】
本発明のブラシレスモータの製造方法は、前記回転位置センサがレゾルバであり、前記レゾルバの検出信号の位相を補正して前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と回転位置センサの検出信号の位相とを比較して、回転位置センサの進角を中立位置に設定するようにしたので、回転位置センサの進角を容易に中立位置に設定することができ、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００１９】
また、本発明にあっては、星形結線された電機子コイルの中性点に進角検査装置に着脱自在に接続される中性端子を設けたので、中性点と進角検査装置との接続は容易となり、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００２０】
さらに、本発明にあっては、誘起電圧検出部と検出信号入力部とをモータドライバに設けたので、回転位置センサの進角の設定はさらに容易になり、このブラシレスモータの製造コストをさらに低減させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施の形態であるブラシレスモータの詳細を示す正面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。また、図３は図１に示すブラシレスモータの制御体系を示す回路図である。
【００２３】
図１〜図３に示すブラシレスモータ１１は、例えば、図示しない車両の操舵装置の操舵力を補助する電動パワーステアリング装置の駆動源等として用いられるものであり、正逆両方向に回転可能となっている。
【００２４】
このブラシレスモータ１１はモータハウジング１２の内周面に固定されたステータ１３とステータ１３に対して回転自在のロータ１４とを備えており、ステータ１３にはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相に分けられた電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが装着され、ロータ１４には４つの磁極Ｐを備えたマグネット１５が設けられている。つまり、このブラシレスモータ１１は３相４極式となっている。なお、符号１６はモータハウジングを閉塞するエンドブラケット、符号１７，１８はロータ１４のシャフト１９を回転自在に支持する軸受である。
【００２５】
各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗはそれぞれ同一の抵抗値やインダクタンス値を有するものとなっており、図３に示すように、その一端において互いに星形結線されるとともに互いに回転方向に１２０°の間隔を空けてステータ１３に装着されている。各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの相互接続される一端は中性点２１（コモンとも呼ばれる）となっており、この中性点２１にはエンドブラケット１６に固定される中性点接続端子２２が接続されている。そして、この中性点接続端子２２はエンドブラケット１６に設けられた切り欠き部１６ａから突出しており、エンドブラケット１６に着脱自在に設けられたカバー２３（図１においては取り外されている）を取り外したときには外部に露出するようになっている。また、各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端は駆動電流入力端２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとなっており、これらの駆動電流入力端２４ｕ，２４ｖ，２４ｗにはそれぞれ給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗが接続されている。
【００２６】
このブラシレスモータ１１には、ロータ１４の回転位置を検出するためにホールセンサユニット３１が設けられている。ホールセンサユニット３１は、センサ基板３２と、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する回転位置センサとしての３つのホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗとを有しており、各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは互いにロータ１４の回転方向に３０°ずれてセンサ基板３２に固定されている。また、ホールセンサユニット３１はロータ１４に固定されたセンサマグネット３３を有しており、このセンサマグネット３３にはロータ１４のマグネット１５と同様にロータ１４の回転方向に並ぶ４つの磁極ｐが設けられている。そして、このセンサマグネット３３がロータ１４と一体的に回転すると、各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗはセンサマグネット３３の磁極ｐに反応してロータ１４の回転位置に応じた検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗをエンドブラケット１６に設けられたセンサコネクタ３４から出力するようになっている。なお、センサコネクタ３４は、各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに対する給電用の２つのセンサ給電端子３４ａ，３４ｂと、各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗが出力される信号出力用の３つの検出信号出力端子３４ｕ，３４ｖ，３４ｗとの５つとからなっている。
【００２７】
センサ基板３２はロータ１４の回転方向に延びて形成された２つの取付孔３２ａを有しており、これらの取付孔３２ａに挿通されたボルト３５によりエンドブラケット１６にねじ固定されている。そして、ボルト３５を緩めてセンサ基板３２つまりホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗをロータ１４の回転方向に移動させることにより、ステータ１３に対するセンサ基板３２の固定位置つまりホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を調整することができるようになっている。
【００２８】
図３に示すように、このブラシレスモータ１１は、インバータ回路３６と駆動回路３７およびコントローラ３８を有するモータドライバ３９に接続されて、このモータドライバ３９により駆動されるようになっている。
【００２９】
インバータ回路３６は、各相に対応する３つの正極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈと３つの負極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌとを有しており、同相の正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子が直列に接続されるとともに各相のスイッチング素子対が互いに並列に接続された構造となっている。これらのスイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌとしては、例えばＦＥＴ等、駆動信号によりＯＮ・ＯＦＦ制御可能な半導体素子が用いられている。また、各相の正極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈはそれぞれ図示しない電源の電源端子４１に接続され、各相の負極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌはそれぞれ接地端子４２に接続されている。
【００３０】
そして、各相の正極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈと負極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌの相互接続部は、それぞれ対応するインバータ入出力端子４３ｕ，４３ｖ，４３ｗに接続されており、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗは、対応するインバータ入出力端子４３ｕ，４３ｖ，４３ｗに接続されるようになっている。
【００３１】
駆動回路３７はコントローラ３８とインバータ回路３６との間に接続されており、コントローラ３８から入力される指令信号に基づいた所定のタイミングでスイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌに向けて駆動信号を出力し、各々のスイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌを駆動するようになっている。
【００３２】
コントローラ３８は、図示はしないが、各種入力信号を演算するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）と、制御プログラム、演算式およびマップデータなどが格納されるＲＯＭと、一時的にデータを格納するＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータとなっている。
【００３３】
コントローラ３８には信号入力線４４が接続されており、この信号入力線４４はホールセンサユニット３１のセンサコネクタ３４に接続されるようになっている。これにより、コントローラ３８は信号入力線４４を介してホールセンサユニット３１に接続されてホールセンサユニット３１からの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗが入力されるようになっている。これらの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗは所定の閾値以上となったときに信号が立ち上がる矩形波となっており、コントローラはこれらの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの立ち上がりもしくは立ち下がりのエッジに基づいてロータ１４の回転位置を認識し、ロータ１４の回転位置に基づいた所定のタイミングで駆動回路３７に向けて指令信号を出力するようになっている。なお、指令信号や駆動信号は各スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌに対応する６つの系統に分けて出力されるようになっており、各スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌを個別に駆動することができるようになっている。
【００３４】
これにより、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにはホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが出力する検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに基づいた、つまり、ロータ１４の回転位置に基づいた所定の順序と方向の駆動電流がモータドライバ３９から供給され、ステータ１３に回転磁界が生じてロータ１４が回転するようになっている。この場合、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電角は、それぞれ電気角で１２０°に設定されるとともに同時に２つの相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが通電される所謂１２０°矩形波駆動により駆動されるようになっている。そして、シャフト１９の先端部に設けられたアダプタ１９ａに図示しない被駆動部材を連結することにより、ロータ１４の回転を被駆動部材に伝達して駆動することができる。
【００３５】
図４は図１に示すブラシレスモータの製造工程を示す工程図であり、図５は進角検査装置の概略を示す回路図である。また、図６は図５に示すモニタに表示される誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【００３６】
このようなブラシレスモータ１１では、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの固定位置がロータ１４の回転方向にずれると、各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電タイミングが変化して、つまりホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角が変化して、正回転時と逆回転時とでモータ特性が相違することになる。そのため、図４に示すように、このブラシレスモータ１１はモータ組立工程、進角検出工程および進角設定工程とを経て製造されるようになっており、進角検出工程においてホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を検出し、進角設定工程においてホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を中立位置に設定して、完成したブラシレスモータ１１のモータ特性を正逆両方向において同一となるようにしている。以下に、このブラシレスモータ１１の製造方法について詳細に説明する。
【００３７】
まず、モータ組立工程においてモータハウジング１２とステータ１３、ロータ１、ホールセンサユニット３１などを組み立て、ブラシレスモータ１１が組み立てられる。
【００３８】
次に、進角検出工程において、このブラシレスモータ１１の進角、つまり各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を検出する。進角検出工程では、図５に示すような、進角検査装置５１が用いられる。
【００３９】
進角検査装置５１は中性点入力端子５２と各相に対応した３つの誘起電圧入力端子５３ｕ，５３ｖ，５３ｗとを備えた誘起電圧検出部５４を有しており、誘起電圧入力端子５３ｕ，５３ｖ，５３ｗは各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに接続されるようになっている。図示する場合には、誘起電圧入力端子５３ｕ，５３ｖ，５３ｗは各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに接続されているが、これに限らず、各相の駆動電流入力端２４ｕ，２４ｖ，２４ｗにエンドブラケット１６の切り欠き部１６ｂから突出するコイル端端子５５ｕ，５５ｖ，５５ｗを設け、誘起電圧入力端子５３ｕ，５３ｖ，５３ｗをこれらのコイル端端子５５ｕ，５５ｖ，５５ｗに接続するようにしてもよい。
【００４０】
一方、中性点入力端子５２はケーブル５６を介して中性点接続端子２２に接続されるようになっている。これにより、この誘起電圧検出部５４は各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの両端に接続されて、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じる誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを検出することができるようになっている。このとき、ケーブル５６は、その先端に設けられた図示しないクリップ部で中性点接続端子２２を挟む等、中性点接続端子２２に対して着脱自在に接続されるようになっている。つまり、このブラシレスモータ１１は、中性点接続端子２２において進角検査装置５１の誘起電圧検出部５４に着脱自在に接続されるようになっている。なお、本実施の形態においては、ブラシレスモータ１１に中性点２１と接続された中性点接続端子２２を設け、進角検査装置５１を中性点接続端子に接続するようにしているが、これに限らず、進角検査装置５１を直接、中性点２１に接続するようにしてもよい。
【００４１】
また、進角検査装置５１には検出信号入力端子５７を備えた検出信号入力部５８が設けられており、検出信号入力端子５７をケーブル５９を介してセンサコネクタ３４に接続することにより、検出信号入力部５８には各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが出力する検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗが入力されるようになっている。
【００４２】
さらに、進角検査装置５１には、図示はしないが、各種入力信号を演算するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）と、制御プログラム、演算式およびマップデータなどが格納されるＲＯＭと、一時的にデータを格納するＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータ６１が設けられており、誘起電圧検出部５４と検出信号入力部５８はこのマイクロコンピュータ６１に接続されている。そして、マイクロコンピュータ６１には誘起電圧検出部５４により検出された誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと検出信号入力部５８に入力された検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗとが入力され、誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相と検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とを比較することができるようになっている。さらに、マイクロコンピュータ６１にはモニタ６２が接続されており、このモニタ６２に誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗとを表示させるようになっている。
【００４３】
ブラシレスモータ１１を進角検査装置５１に接続し、ロータ１４のシャフト１９を例えば外部モータ６３等を用いて外部から回転駆動させると、各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにはロータ１４の回転位置に応じた位相の誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが生じ、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗはロータ１４の回転位置に応じた検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗを出力する。そして、誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは誘起電圧検出部５４に検出され、検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗは検出信号入力部５８に入力され、図６に示すように、これらがマイクロコンピュータ６１により処理されてモニタ６２に映し出される。したがって、モニタ６２を見ることにより誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相と検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とを比較することができる。たとえば、図６に示す場合ではＵ相の電機子コイルＬｕに生じる誘起電圧Ｖｕと、Ｕ相のホール素子Ｈｕの検出信号Ｐｕとが表示されており、誘起電圧Ｖｕの周期は電気角で３６０°であり、検出信号Ｐｕは電気角で１２０°の矩形波となっている。
【００４４】
次に、進角設定工程において、進角検出工程による検出結果つまりモニタ６２に示された誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相と検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とに基づいてホールセンサユニット３１の固定位置を、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角が０つまり中立位置となるように調整する。この場合、このブラシレスモータ１１は３相４極式であり、１２０°矩形波駆動により駆動されるので、ある相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの立ち上がりエッジが同相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが０となる位置に対して電気角で３０°遅れて生じる位置がこの相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角が中立位置の点である。つまり、モニタ６２を見ながら、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧が０となる位置に対してホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの立ち上がりエッジが電気角で３０°遅れて生じるようにホールセンサユニット３１をロータ１４の回転方向に移動させることにより、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を中立位置に設定することができる。このとき、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをそれぞれ同相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗと比較してもよく、また、１つの相についてのみ比較するようにしてもよい。
【００４５】
このように、このブラシレスモータ１１では、ロータ１４を外部から駆動して回転させた状態の下で電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じる誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相とホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とを比較して、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を中立位置に設定するようにしたので、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を容易に中立位置に設定することができ、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、このブラシレスモータ１１では、星形結線された電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの中性点２１にはエンドブラケット１６から露出する中性点接続端子２２が接続されており、中性点２１と誘起電圧検出部５４との接続はケーブル５６を用いて着脱自在に行われるようにしたので、中性点２１と誘起電圧検出部５４との接続は容易となり、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。
【００４７】
本実施の形態においては、ブラシレスモータ１１をモータドライバ３９により１２０°矩形波駆動で駆動するようにしているが、これに限らず、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに正弦波状の駆動電流を供給する所謂正弦波駆動等、他の駆動方法で駆動するようにしてもよい。例えば正弦波駆動の場合には、図７に示すように、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗは電気角で１８０°の矩形波となり、検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗのエッジを同相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧が０となる位置と一致させることによりホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を中立位置に設定することができる。
【００４８】
図８は本発明の他の実施の形態であるブラシレスモータの制御体系を示す回路図であり、誘起電圧検出部５４と検出信号入力部５８とをモータドライバ３９に設け、進角検査装置５１の機能をモータドライバ３９により行うようにしたものである。なお、図８においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。
【００４９】
この場合、各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの駆動電流入力端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗとインバータ入出力端子４３ｕ，４３ｖ，４３ｗとを介して誘起電圧検出部５４に接続され、検出信号入力部５８の機能や誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの比較、比較結果のモニタ６２への表示等はモータドライバ３９のコントローラ３８により行われるようになっている。なお、この場合においては、中性点接続端子２２と誘起電圧検出部５４の中性点入力端子５２とを接続するケーブル５６は、進角設定工程の終了後には取り外されるか切断されることになる。
【００５０】
このように、この場合では、誘起電圧検出部５４と検出信号入力部５８とをモータドライバ３９に設けたので、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角の設定はさらに容易になり、このブラシレスモータ１１の製造コストをさらに低減させることができる。
【００５１】
図９は図１に示すブラシレスモータの変形例を示す正面図であり、図１０は図９におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。また、図１１はモニタに表示される誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【００５２】
図９、図１０に示すブラシレスモータ７１は、回転位置センサとしてホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに替えて検出コイル７２と回転トランス７３とを有するレゾルバ７４が用いられたものである。この場合、図１１に示すように、レゾルバ７４からの検出信号Ｐｒの基準番地を電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが０の位置と一致するように補正することにより、レゾルバ７４の進角を調整して中立位置に設定することができる。また、図８に示す場合のように、進角検査装置５１の機能がモータドライバ３９に設けられている場合には、モータドライバ３９のコントローラ３８に、誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが０のときに基準番地を認識させるようにしてもよい。なお、図９〜１１においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。
【００５３】
本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、本実施の形態においては、ブラシレスモータ１１は３相４極式となっているが、これに限らず、他の形式のブラシレスモータとしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と回転位置センサの検出信号の位相とを比較して、回転位置センサの進角を中立位置に設定するようにしたので、回転位置センサの進角を容易に中立位置に設定することができ、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００５５】
また、本発明によれば、星形結線された電機子コイルの中性点に進角検査装置に着脱自在に接続される中性端子を設けたので、中性点と進角検査装置との接続は容易となり、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００５６】
さらに、本発明によれば、誘起電圧検出部と検出信号入力部とをモータドライバに設けたので、回転位置センサの進角の設定はさらに容易になり、このブラシレスモータの製造コストをさらに低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるブラシレスモータの詳細を示す正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示すブラシレスモータの制御体系を示す回路図である。
【図４】図１に示すブラシレスモータの製造工程を示す工程図である。
【図５】進角検査装置の概略を示す回路図である。
【図６】図５に示すモニタに表示される誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【図７】正弦波駆動の場合における誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【図８】本発明の他の実施の形態であるブラシレスモータの制御体系を示す回路図である。
【図９】図１に示すブラシレスモータの変形例を示す正面図である。
【図１０】図９におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１１】モニタに表示される誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【符号の説明】
１１ ブラシレスモータ
１２ モータハウジング
１３ ステータ
１４ ロータ
１５ マグネット
１６ エンドブラケット
１６ａ，１６ｂ 切り欠き部
１７，１８ 軸受
１９ シャフト
１９ａ アダプタ
２１ 中性点
２２ 中性点接続端子
２３ カバー
２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ 駆動電流入力端
２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ 給電線
３１ ホールセンサユニット
３２ センサ基板
３２ａ 取付孔
３３ センサマグネット
３４ センサコネクタ
３４ａ，３４ｂ センサ給電端子
３４ｕ，３４ｖ，３４ｗ 検出信号出力端子
３５ ボルト
３６ インバータ回路
３７ 駆動回路
３８ コントローラ
３９ モータドライバ
４１ 電源端子
４２ 接地端子
４３ｕ，４３ｖ，４３ｗ インバータ入出力端子
４４ 信号入力線
５１ 進角検査装置
５２ 中性点入力端子
５３ｕ，５３ｖ，５３ｗ 誘起電圧入力端子
５４ 誘起電圧検出部
５５ｕ，５５ｖ，５５ｗ コイル端端子
５６ ケーブル
５７ 検出信号入力端子
５８ 検出信号入力部
５９ ケーブル
６１ マイクロコンピュータ
６２ モニタ
６３ 外部モータ
７１ ブラシレスモータ
７２ 検出コイル
７３ 回転トランス
７４ レゾルバ
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ 電機子コイル
Ｐ 磁極
Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ ホール素子
ｐ 磁極
Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ 検出信号
ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ 正極側スイッチング素子
ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌ 負極側スイッチング素子
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 誘起電圧
Ｐｒ 検出信号
【発明の属する技術分野】
本発明はステータとステータに対して回転自在のロータとを備えたブラシレスモータに関し、特に、正逆両方向に回転するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータは、ステータとステータに対して回転自在のロータとを有しており、例えば３相４極式の場合には、ステータには互いに星形結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイルが装着され、ロータには周方向に並ぶ４つの磁極が設けられる。そして、モータドライバを用いて各相の電機子コイルに所定の順序と方向で通電することによりステータに回転磁界が生じてロータが回転するようになっている。
【０００３】
モータドライバは、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のスイッチング素子により構成されるインバータ回路を有しており、各相の電機子コイルに対する通電の切替えは、これらのスイッチング素子を所定の切替えタイミングで駆動することにより行われる。また、ブラシレスモータにはホール素子やレゾルバ等、ロータの回転位置を検出する回転位置センサが設けられており、モータドライバは回転位置センサからの検出信号つまりロータの回転位置に基づいてスイッチング素子を駆動するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなブラシレスモータを自動車等の車両に設けられる所謂電動パワーステアリング装置の動力源として用いる場合には、正転と逆転の両方向に回転可能であるものが用いられる。この場合、正転時と逆転時のモータ特性が相違すると操舵フィーリングが悪化するため、ブラシレスモータには正転時と逆転時のモータ特性が同一であることが求められる。しかし、特に回転位置センサとしてホール素子を用いた場合には、組付けの際に誤差が生じて、正転時と逆転時の進角が相違する恐れがある。
【０００５】
そのため、従来のブラシレスモータでは、組立完了後のブラシレスモータを実際に正転方向と逆転方向とに作動させて各回転方向でのモータ特性を測定し、これらのモータ特性を比較して回転位置センサの進角を中立位置に調整するようにしていた。これにより、正転時と逆転時の両方において、ロータの回転位置に対する電機子コイルへの通電タイミングを一致させて、正転時と逆転時のモータ特性を同一とすることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特公平６−５２９９６号公報（第２−３頁、第１，３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、実際にブラシレスモータを正逆両方向に作動させて各種の計測機器を用いてモータ特性を測定しなければならない。また、モータ特性が得られた後に、再度モータカバーを外してホール素子の位置を調整することが必要となる。そのため、進角の設定には多数の工数が必要となり、このブラシレスモータの製造コストは高くなっていた。
【０００８】
本発明の目的は、回転位置センサの進角設定を容易にして、このブラシレスモータの製造コストを低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のブラシレスモータは、ステータと前記ステータに対して回転自在のロータとを備えたブラシレスモータであって、前記ロータに設けられた複数の磁極と、前記ロータの回転位置に応じた検出信号を出力する回転位置センサと、互いに星形結線されて前記ステータに装着され、前記回転位置センサが出力する前記検出信号に基づいた所定の順序と方向でモータドライバから駆動電流が供給される複数相の電機子コイルとを有し、前記ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で前記電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と前記検出信号の位相とを比較して前記回転位置センサの進角を中立位置に設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明のブラシレスモータは、前記電機子コイルの両端に接続されて前記電機子コイルの誘起電圧を検出する誘起電圧検出部と、前記回転位置センサの検出信号が入力される検出信号入力部とを備えた進角検査装置により前記電機子コイルの誘起電圧の位相と前記検出信号の位相とを比較することを特徴とする。
【００１１】
本発明のブラシレスモータは、前記電機子コイルの中性点に接続された中性点接続端子を備え、前記中性点接続端子において前記進角検査装置に着脱自在に接続されることを特徴とする。
【００１２】
本発明のブラシレスモータは、前記誘起電圧検出部と前記検出信号入力部とを前記モータドライバに設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のブラシレスモータは、前記回転位置センサがホール素子であり、前記ホール素子を回転方向に移動させて前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とする。
【００１４】
本発明のブラシレスモータは、前記回転位置センサがレゾルバであり、前記レゾルバの検出信号の位相を補正して前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とする。
【００１５】
本発明のブラシレスモータの製造方法は、互いに星形結線された複数相の電機子コイルが装着されたステータと複数の磁極を備えたロータと前記ロータの回転位置に応じた検出信号を出力する回転位置センサを備え、前記検出信号に基づいた所定の順序と方向でモータドライバから前記電機子コイルに駆動電流が供給されることにより作動するブラシレスモータの製造方法であって、前記ステータ、前記ロータおよび前記回転位置センサを組み立てるモータ組立工程と、前記ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で前記電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と前記検出信号の位相とを比較して前記回転位置センサの進角を検出する進角検出工程と、前記進角検出工程による検出結果に基づいて前記回転位置センサの進角を中立位置に設定する進角設定工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のブラシレスモータの製造方法は、前記回転位置センサがホール素子であり、前記ホール素子を回転方向に移動させて前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とする。
【００１７】
本発明のブラシレスモータの製造方法は、前記回転位置センサがレゾルバであり、前記レゾルバの検出信号の位相を補正して前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と回転位置センサの検出信号の位相とを比較して、回転位置センサの進角を中立位置に設定するようにしたので、回転位置センサの進角を容易に中立位置に設定することができ、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００１９】
また、本発明にあっては、星形結線された電機子コイルの中性点に進角検査装置に着脱自在に接続される中性端子を設けたので、中性点と進角検査装置との接続は容易となり、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００２０】
さらに、本発明にあっては、誘起電圧検出部と検出信号入力部とをモータドライバに設けたので、回転位置センサの進角の設定はさらに容易になり、このブラシレスモータの製造コストをさらに低減させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施の形態であるブラシレスモータの詳細を示す正面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。また、図３は図１に示すブラシレスモータの制御体系を示す回路図である。
【００２３】
図１〜図３に示すブラシレスモータ１１は、例えば、図示しない車両の操舵装置の操舵力を補助する電動パワーステアリング装置の駆動源等として用いられるものであり、正逆両方向に回転可能となっている。
【００２４】
このブラシレスモータ１１はモータハウジング１２の内周面に固定されたステータ１３とステータ１３に対して回転自在のロータ１４とを備えており、ステータ１３にはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相に分けられた電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが装着され、ロータ１４には４つの磁極Ｐを備えたマグネット１５が設けられている。つまり、このブラシレスモータ１１は３相４極式となっている。なお、符号１６はモータハウジングを閉塞するエンドブラケット、符号１７，１８はロータ１４のシャフト１９を回転自在に支持する軸受である。
【００２５】
各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗはそれぞれ同一の抵抗値やインダクタンス値を有するものとなっており、図３に示すように、その一端において互いに星形結線されるとともに互いに回転方向に１２０°の間隔を空けてステータ１３に装着されている。各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの相互接続される一端は中性点２１（コモンとも呼ばれる）となっており、この中性点２１にはエンドブラケット１６に固定される中性点接続端子２２が接続されている。そして、この中性点接続端子２２はエンドブラケット１６に設けられた切り欠き部１６ａから突出しており、エンドブラケット１６に着脱自在に設けられたカバー２３（図１においては取り外されている）を取り外したときには外部に露出するようになっている。また、各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端は駆動電流入力端２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとなっており、これらの駆動電流入力端２４ｕ，２４ｖ，２４ｗにはそれぞれ給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗが接続されている。
【００２６】
このブラシレスモータ１１には、ロータ１４の回転位置を検出するためにホールセンサユニット３１が設けられている。ホールセンサユニット３１は、センサ基板３２と、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する回転位置センサとしての３つのホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗとを有しており、各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは互いにロータ１４の回転方向に３０°ずれてセンサ基板３２に固定されている。また、ホールセンサユニット３１はロータ１４に固定されたセンサマグネット３３を有しており、このセンサマグネット３３にはロータ１４のマグネット１５と同様にロータ１４の回転方向に並ぶ４つの磁極ｐが設けられている。そして、このセンサマグネット３３がロータ１４と一体的に回転すると、各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗはセンサマグネット３３の磁極ｐに反応してロータ１４の回転位置に応じた検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗをエンドブラケット１６に設けられたセンサコネクタ３４から出力するようになっている。なお、センサコネクタ３４は、各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに対する給電用の２つのセンサ給電端子３４ａ，３４ｂと、各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗが出力される信号出力用の３つの検出信号出力端子３４ｕ，３４ｖ，３４ｗとの５つとからなっている。
【００２７】
センサ基板３２はロータ１４の回転方向に延びて形成された２つの取付孔３２ａを有しており、これらの取付孔３２ａに挿通されたボルト３５によりエンドブラケット１６にねじ固定されている。そして、ボルト３５を緩めてセンサ基板３２つまりホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗをロータ１４の回転方向に移動させることにより、ステータ１３に対するセンサ基板３２の固定位置つまりホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を調整することができるようになっている。
【００２８】
図３に示すように、このブラシレスモータ１１は、インバータ回路３６と駆動回路３７およびコントローラ３８を有するモータドライバ３９に接続されて、このモータドライバ３９により駆動されるようになっている。
【００２９】
インバータ回路３６は、各相に対応する３つの正極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈと３つの負極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌとを有しており、同相の正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子が直列に接続されるとともに各相のスイッチング素子対が互いに並列に接続された構造となっている。これらのスイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌとしては、例えばＦＥＴ等、駆動信号によりＯＮ・ＯＦＦ制御可能な半導体素子が用いられている。また、各相の正極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈはそれぞれ図示しない電源の電源端子４１に接続され、各相の負極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌはそれぞれ接地端子４２に接続されている。
【００３０】
そして、各相の正極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈと負極側スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌの相互接続部は、それぞれ対応するインバータ入出力端子４３ｕ，４３ｖ，４３ｗに接続されており、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗは、対応するインバータ入出力端子４３ｕ，４３ｖ，４３ｗに接続されるようになっている。
【００３１】
駆動回路３７はコントローラ３８とインバータ回路３６との間に接続されており、コントローラ３８から入力される指令信号に基づいた所定のタイミングでスイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌに向けて駆動信号を出力し、各々のスイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌを駆動するようになっている。
【００３２】
コントローラ３８は、図示はしないが、各種入力信号を演算するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）と、制御プログラム、演算式およびマップデータなどが格納されるＲＯＭと、一時的にデータを格納するＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータとなっている。
【００３３】
コントローラ３８には信号入力線４４が接続されており、この信号入力線４４はホールセンサユニット３１のセンサコネクタ３４に接続されるようになっている。これにより、コントローラ３８は信号入力線４４を介してホールセンサユニット３１に接続されてホールセンサユニット３１からの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗが入力されるようになっている。これらの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗは所定の閾値以上となったときに信号が立ち上がる矩形波となっており、コントローラはこれらの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの立ち上がりもしくは立ち下がりのエッジに基づいてロータ１４の回転位置を認識し、ロータ１４の回転位置に基づいた所定のタイミングで駆動回路３７に向けて指令信号を出力するようになっている。なお、指令信号や駆動信号は各スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌに対応する６つの系統に分けて出力されるようになっており、各スイッチング素子ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ，ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌを個別に駆動することができるようになっている。
【００３４】
これにより、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにはホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが出力する検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに基づいた、つまり、ロータ１４の回転位置に基づいた所定の順序と方向の駆動電流がモータドライバ３９から供給され、ステータ１３に回転磁界が生じてロータ１４が回転するようになっている。この場合、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電角は、それぞれ電気角で１２０°に設定されるとともに同時に２つの相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが通電される所謂１２０°矩形波駆動により駆動されるようになっている。そして、シャフト１９の先端部に設けられたアダプタ１９ａに図示しない被駆動部材を連結することにより、ロータ１４の回転を被駆動部材に伝達して駆動することができる。
【００３５】
図４は図１に示すブラシレスモータの製造工程を示す工程図であり、図５は進角検査装置の概略を示す回路図である。また、図６は図５に示すモニタに表示される誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【００３６】
このようなブラシレスモータ１１では、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの固定位置がロータ１４の回転方向にずれると、各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電タイミングが変化して、つまりホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角が変化して、正回転時と逆回転時とでモータ特性が相違することになる。そのため、図４に示すように、このブラシレスモータ１１はモータ組立工程、進角検出工程および進角設定工程とを経て製造されるようになっており、進角検出工程においてホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を検出し、進角設定工程においてホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を中立位置に設定して、完成したブラシレスモータ１１のモータ特性を正逆両方向において同一となるようにしている。以下に、このブラシレスモータ１１の製造方法について詳細に説明する。
【００３７】
まず、モータ組立工程においてモータハウジング１２とステータ１３、ロータ１、ホールセンサユニット３１などを組み立て、ブラシレスモータ１１が組み立てられる。
【００３８】
次に、進角検出工程において、このブラシレスモータ１１の進角、つまり各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を検出する。進角検出工程では、図５に示すような、進角検査装置５１が用いられる。
【００３９】
進角検査装置５１は中性点入力端子５２と各相に対応した３つの誘起電圧入力端子５３ｕ，５３ｖ，５３ｗとを備えた誘起電圧検出部５４を有しており、誘起電圧入力端子５３ｕ，５３ｖ，５３ｗは各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに接続されるようになっている。図示する場合には、誘起電圧入力端子５３ｕ，５３ｖ，５３ｗは各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに接続されているが、これに限らず、各相の駆動電流入力端２４ｕ，２４ｖ，２４ｗにエンドブラケット１６の切り欠き部１６ｂから突出するコイル端端子５５ｕ，５５ｖ，５５ｗを設け、誘起電圧入力端子５３ｕ，５３ｖ，５３ｗをこれらのコイル端端子５５ｕ，５５ｖ，５５ｗに接続するようにしてもよい。
【００４０】
一方、中性点入力端子５２はケーブル５６を介して中性点接続端子２２に接続されるようになっている。これにより、この誘起電圧検出部５４は各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの両端に接続されて、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じる誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを検出することができるようになっている。このとき、ケーブル５６は、その先端に設けられた図示しないクリップ部で中性点接続端子２２を挟む等、中性点接続端子２２に対して着脱自在に接続されるようになっている。つまり、このブラシレスモータ１１は、中性点接続端子２２において進角検査装置５１の誘起電圧検出部５４に着脱自在に接続されるようになっている。なお、本実施の形態においては、ブラシレスモータ１１に中性点２１と接続された中性点接続端子２２を設け、進角検査装置５１を中性点接続端子に接続するようにしているが、これに限らず、進角検査装置５１を直接、中性点２１に接続するようにしてもよい。
【００４１】
また、進角検査装置５１には検出信号入力端子５７を備えた検出信号入力部５８が設けられており、検出信号入力端子５７をケーブル５９を介してセンサコネクタ３４に接続することにより、検出信号入力部５８には各相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが出力する検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗが入力されるようになっている。
【００４２】
さらに、進角検査装置５１には、図示はしないが、各種入力信号を演算するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）と、制御プログラム、演算式およびマップデータなどが格納されるＲＯＭと、一時的にデータを格納するＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータ６１が設けられており、誘起電圧検出部５４と検出信号入力部５８はこのマイクロコンピュータ６１に接続されている。そして、マイクロコンピュータ６１には誘起電圧検出部５４により検出された誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと検出信号入力部５８に入力された検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗとが入力され、誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相と検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とを比較することができるようになっている。さらに、マイクロコンピュータ６１にはモニタ６２が接続されており、このモニタ６２に誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗとを表示させるようになっている。
【００４３】
ブラシレスモータ１１を進角検査装置５１に接続し、ロータ１４のシャフト１９を例えば外部モータ６３等を用いて外部から回転駆動させると、各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにはロータ１４の回転位置に応じた位相の誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが生じ、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗはロータ１４の回転位置に応じた検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗを出力する。そして、誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは誘起電圧検出部５４に検出され、検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗは検出信号入力部５８に入力され、図６に示すように、これらがマイクロコンピュータ６１により処理されてモニタ６２に映し出される。したがって、モニタ６２を見ることにより誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相と検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とを比較することができる。たとえば、図６に示す場合ではＵ相の電機子コイルＬｕに生じる誘起電圧Ｖｕと、Ｕ相のホール素子Ｈｕの検出信号Ｐｕとが表示されており、誘起電圧Ｖｕの周期は電気角で３６０°であり、検出信号Ｐｕは電気角で１２０°の矩形波となっている。
【００４４】
次に、進角設定工程において、進角検出工程による検出結果つまりモニタ６２に示された誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相と検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とに基づいてホールセンサユニット３１の固定位置を、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角が０つまり中立位置となるように調整する。この場合、このブラシレスモータ１１は３相４極式であり、１２０°矩形波駆動により駆動されるので、ある相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの立ち上がりエッジが同相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが０となる位置に対して電気角で３０°遅れて生じる位置がこの相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角が中立位置の点である。つまり、モニタ６２を見ながら、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧が０となる位置に対してホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの立ち上がりエッジが電気角で３０°遅れて生じるようにホールセンサユニット３１をロータ１４の回転方向に移動させることにより、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を中立位置に設定することができる。このとき、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをそれぞれ同相のホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗと比較してもよく、また、１つの相についてのみ比較するようにしてもよい。
【００４５】
このように、このブラシレスモータ１１では、ロータ１４を外部から駆動して回転させた状態の下で電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じる誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相とホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの位相とを比較して、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を中立位置に設定するようにしたので、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を容易に中立位置に設定することができ、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、このブラシレスモータ１１では、星形結線された電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの中性点２１にはエンドブラケット１６から露出する中性点接続端子２２が接続されており、中性点２１と誘起電圧検出部５４との接続はケーブル５６を用いて着脱自在に行われるようにしたので、中性点２１と誘起電圧検出部５４との接続は容易となり、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。
【００４７】
本実施の形態においては、ブラシレスモータ１１をモータドライバ３９により１２０°矩形波駆動で駆動するようにしているが、これに限らず、各相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに正弦波状の駆動電流を供給する所謂正弦波駆動等、他の駆動方法で駆動するようにしてもよい。例えば正弦波駆動の場合には、図７に示すように、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗは電気角で１８０°の矩形波となり、検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗのエッジを同相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧が０となる位置と一致させることによりホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角を中立位置に設定することができる。
【００４８】
図８は本発明の他の実施の形態であるブラシレスモータの制御体系を示す回路図であり、誘起電圧検出部５４と検出信号入力部５８とをモータドライバ３９に設け、進角検査装置５１の機能をモータドライバ３９により行うようにしたものである。なお、図８においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。
【００４９】
この場合、各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの駆動電流入力端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは給電線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗとインバータ入出力端子４３ｕ，４３ｖ，４３ｗとを介して誘起電圧検出部５４に接続され、検出信号入力部５８の機能や誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと検出信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの比較、比較結果のモニタ６２への表示等はモータドライバ３９のコントローラ３８により行われるようになっている。なお、この場合においては、中性点接続端子２２と誘起電圧検出部５４の中性点入力端子５２とを接続するケーブル５６は、進角設定工程の終了後には取り外されるか切断されることになる。
【００５０】
このように、この場合では、誘起電圧検出部５４と検出信号入力部５８とをモータドライバ３９に設けたので、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの進角の設定はさらに容易になり、このブラシレスモータ１１の製造コストをさらに低減させることができる。
【００５１】
図９は図１に示すブラシレスモータの変形例を示す正面図であり、図１０は図９におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。また、図１１はモニタに表示される誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【００５２】
図９、図１０に示すブラシレスモータ７１は、回転位置センサとしてホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに替えて検出コイル７２と回転トランス７３とを有するレゾルバ７４が用いられたものである。この場合、図１１に示すように、レゾルバ７４からの検出信号Ｐｒの基準番地を電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが０の位置と一致するように補正することにより、レゾルバ７４の進角を調整して中立位置に設定することができる。また、図８に示す場合のように、進角検査装置５１の機能がモータドライバ３９に設けられている場合には、モータドライバ３９のコントローラ３８に、誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが０のときに基準番地を認識させるようにしてもよい。なお、図９〜１１においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。
【００５３】
本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、本実施の形態においては、ブラシレスモータ１１は３相４極式となっているが、これに限らず、他の形式のブラシレスモータとしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と回転位置センサの検出信号の位相とを比較して、回転位置センサの進角を中立位置に設定するようにしたので、回転位置センサの進角を容易に中立位置に設定することができ、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００５５】
また、本発明によれば、星形結線された電機子コイルの中性点に進角検査装置に着脱自在に接続される中性端子を設けたので、中性点と進角検査装置との接続は容易となり、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００５６】
さらに、本発明によれば、誘起電圧検出部と検出信号入力部とをモータドライバに設けたので、回転位置センサの進角の設定はさらに容易になり、このブラシレスモータの製造コストをさらに低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるブラシレスモータの詳細を示す正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示すブラシレスモータの制御体系を示す回路図である。
【図４】図１に示すブラシレスモータの製造工程を示す工程図である。
【図５】進角検査装置の概略を示す回路図である。
【図６】図５に示すモニタに表示される誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【図７】正弦波駆動の場合における誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【図８】本発明の他の実施の形態であるブラシレスモータの制御体系を示す回路図である。
【図９】図１に示すブラシレスモータの変形例を示す正面図である。
【図１０】図９におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１１】モニタに表示される誘起電圧と検出信号の関係を示す相関図である。
【符号の説明】
１１ ブラシレスモータ
１２ モータハウジング
１３ ステータ
１４ ロータ
１５ マグネット
１６ エンドブラケット
１６ａ，１６ｂ 切り欠き部
１７，１８ 軸受
１９ シャフト
１９ａ アダプタ
２１ 中性点
２２ 中性点接続端子
２３ カバー
２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ 駆動電流入力端
２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ 給電線
３１ ホールセンサユニット
３２ センサ基板
３２ａ 取付孔
３３ センサマグネット
３４ センサコネクタ
３４ａ，３４ｂ センサ給電端子
３４ｕ，３４ｖ，３４ｗ 検出信号出力端子
３５ ボルト
３６ インバータ回路
３７ 駆動回路
３８ コントローラ
３９ モータドライバ
４１ 電源端子
４２ 接地端子
４３ｕ，４３ｖ，４３ｗ インバータ入出力端子
４４ 信号入力線
５１ 進角検査装置
５２ 中性点入力端子
５３ｕ，５３ｖ，５３ｗ 誘起電圧入力端子
５４ 誘起電圧検出部
５５ｕ，５５ｖ，５５ｗ コイル端端子
５６ ケーブル
５７ 検出信号入力端子
５８ 検出信号入力部
５９ ケーブル
６１ マイクロコンピュータ
６２ モニタ
６３ 外部モータ
７１ ブラシレスモータ
７２ 検出コイル
７３ 回転トランス
７４ レゾルバ
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ 電機子コイル
Ｐ 磁極
Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ ホール素子
ｐ 磁極
Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ 検出信号
ＦＥＴ・ｕｈ，ＦＥＴ・ｖｈ，ＦＥＴ・ｗｈ 正極側スイッチング素子
ＦＥＴ・ｕｌ，ＦＥＴ・ｖｌ，ＦＥＴ・ｗｌ 負極側スイッチング素子
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 誘起電圧
Ｐｒ 検出信号
Claims (9)
- ステータと前記ステータに対して回転自在のロータとを備えたブラシレスモータであって、
前記ロータに設けられた複数の磁極と、
前記ロータの回転位置に応じた検出信号を出力する回転位置センサと、
互いに星形結線されて前記ステータに装着され、前記回転位置センサが出力する前記検出信号に基づいた所定の順序と方向でモータドライバから駆動電流が供給される複数相の電機子コイルとを有し、
前記ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で前記電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と前記検出信号の位相とを比較して前記回転位置センサの進角を中立位置に設定することを特徴とするブラシレスモータ。 - 請求項１記載のブラシレスモータにおいて、前記電機子コイルの両端に接続されて前記電機子コイルの誘起電圧を検出する誘起電圧検出部と、前記回転位置センサの検出信号が入力される検出信号入力部とを備えた進角検査装置により前記電機子コイルの誘起電圧の位相と前記検出信号の位相とを比較することを特徴とするブラシレスモータ。
- 請求項２記載のブラシレスモータにおいて、前記電機子コイルの中性点に接続された中性点接続端子を備え、前記中性点接続端子において前記進角検査装置に着脱自在に接続されることを特徴とするブラシレスモータ。
- 請求項２または３記載のブラシレスモータにおいて、前記誘起電圧検出部と前記検出信号入力部とを前記モータドライバに設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシレスモータにおいて、前記回転位置センサがホール素子であり、前記ホール素子を回転方向に移動させて前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とするブラシレスモータ。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシレスモータにおいて、前記回転位置センサがレゾルバであり、前記レゾルバの検出信号の位相を補正して前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とするブラシレスモータ。
- 互いに星形結線された複数相の電機子コイルが装着されたステータと複数の磁極を備えたロータと前記ロータの回転位置に応じた検出信号を出力する回転位置センサを備え、前記検出信号に基づいた所定の順序と方向でモータドライバから前記電機子コイルに駆動電流が供給されることにより作動するブラシレスモータの製造方法であって、
前記ステータ、前記ロータおよび前記回転位置センサを組み立てるモータ組立工程と、
前記ロータを外部から駆動して回転させた状態の下で前記電機子コイルに生じる誘起電圧の位相と前記検出信号の位相とを比較して前記回転位置センサの進角を検出する進角検出工程と、
前記進角検出工程による検出結果に基づいて前記回転位置センサの進角を中立位置に設定する進角設定工程とを有することを特徴とするブラシレスモータの製造方法。 - 請求項７記載のブラシレスモータの製造方法において、前記回転位置センサがホール素子であり、前記ホール素子を回転方向に移動させて前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とするブラシレスモータの製造方法。
- 請求項７記載のブラシレスモータの製造方法において、前記回転位置センサがレゾルバであり、前記レゾルバの検出信号の位相を補正して前記回転位置センサの進角を調整することを特徴とするブラシレスモータの製造方法。
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| JP2003175943A JP2005012955A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | ブラシレスモータおよびその製造方法 |
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| JP2003175943A Abandoned JP2005012955A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | ブラシレスモータおよびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2005012955A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007141064A1 (de) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur erkennung der sensorzuordnung innerhalb einer elektrischen maschine |
| JP2014207779A (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | 村田機械株式会社 | ブラシレスモータの制御装置、ブラシレスモータの電気角推定方法、および記憶媒体 |
| US10199964B2 (en) | 2012-07-31 | 2019-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus and motor control method |
-
2003
- 2003-06-20 JP JP2003175943A patent/JP2005012955A/ja not_active Abandoned
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|---|---|---|---|---|
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