JP2006081365A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】位置検出用磁石を用いることなく、主磁石の磁束変化を精度よく検出できるブラシレスモータを安価に提供する。
【解決手段】固定子鉄心２に巻線３を施した固定子１と、固定子鉄心２の内側の中空部に位置し、回転軸８に固定した回転子ヨーク６が極配向した主磁石５端面より片側に突出させた回転子４と、固定子１に相対する主磁石５の磁束変化を検出する磁気センサ１０とを備え、磁気センサ１０を主磁石５の外径より内側かつ突出した回転子ヨーク６側に対向させて配置したブラシレスモータ。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスモータの主磁石の磁極位置検出に関する。

ブラシレスモータは、回転子の主磁石の磁極位置に応じて固定子の巻線に通電する必要があり、磁気センサで主磁石の磁束変化を直接あるいは間接的に検出するものと、主磁石とは別に位置検出磁石を設けて検出するものがある。

主磁石の磁束変化を検出するものは、巻線電流の影響が比較的少ない固定子鉄心の極歯中央部に配置されるのが一般的である。しかしながら、起動時や高負荷時のように巻線に大電流が流れる場合に、磁気センサは不要なスイッチングノイズを検出する。

そこで、磁気センサが不要なスイッチングノイズを検出しないように、主磁石とは別に位置検出用磁石を設け、主磁石と位置検出用磁石の磁極位置関係を一定に保持し、位置検出用磁石の磁束変化を磁気センサで検出し、主磁石の磁極位置に置き換えるのが一般的である。

そして、主磁極部と位置検出用磁極部の位相精度を向上させるブラシレスモータの回転子として、専用の着磁装置により同時に着磁する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−７８３０９号公報

解決しようとする問題点は、主磁石と位置検出用磁石の各極の磁極位置精度が不足すると、主磁石の磁極位置に対し最適な通電タイミングで巻線に通電できなくなり、振動騒音の発生や特性低下に至る点である。また、主磁石と位置検出用磁石の磁極位置を精度よく組立てるための専用の治具や設備が必要となり、工数が多くかかる点である。

本発明は上記の課題を解決するものであり、位置検出用磁石を用いることなく、主磁石の磁束変化を精度よく検出できるブラシレスモータを安価に提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、固定子鉄心に巻線を施した固定子と、前記固定子鉄心の内側の中空部に位置し、回転軸に固定した回転子ヨークが極配向した主磁石端面より片側に突出させた回転子と、前記固定子に相対する前記主磁石の磁束変化を検出する磁気センサとを備え、前記磁気センサを主磁石の外径より内側かつ突出した回転子ヨーク側に対向させて配置したブラシレスモータである。

本発明のブラシレスモータによれば、主磁石の内側に配置した磁気センサが、主磁石の漏れ磁束変化を検出するため、位置検出用磁石を不要にできる。また、磁気センサを巻線から遠ざけた主磁石の内側に配置したので、巻線電流の影響を受け難くノイズの少ない検出信号が得られる。

また、突出した回転子ヨークに主磁石の極数に比例した数の凹凸を設けることで、磁気センサの出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

これにより、安価な構成で振動、騒音の小さなブラシレスモータが得られる。

固定子鉄心に巻線を施した固定子と、前記固定子鉄心の内側の中空部に位置し、回転軸に固定した回転子ヨークが極配向した主磁石端面より片側に突出させた回転子と、前記固定子に相対する前記主磁石の磁束変化を検出する磁気センサとを備え、前記磁気センサを主磁石の外径より内側かつ突出した回転子ヨーク側に対向させて配置したブラシレスモータである。

図１において、固定子１は、固定子鉄心２の極歯に巻線３を集中巻回している。回転子４は、極配向した主磁石５と回転子ヨーク６と備え、軸受７で回転自在に支承された回転軸８に固定され、固定鉄心２の内側の中空部に回転自在に配置されている。

セグメント型の主磁石５は、回転子ヨーク６の外周面に磁極が交互になるように配置されており、回転子ヨーク６は電気鉄板を積層して構成されている。

実施例１の回転子４は、回転軸８に固定した回転子ヨーク６が極配向した主磁石５の端面より片側に突出して配置している。

一方、磁気センサ１０は、固定子鉄心２の極歯中央部の延長線上かつ主磁石５の外径より内側に取付けており、巻線電流によるノイズの影響を避けるようにする。

ここで、固定子鉄心２と主磁石５および回転子ヨーク６で構成する磁路について説明する。主磁石５外表面Ｎ極からでた磁束は、対向する固定子鉄心２の極歯を経由して主磁石５外表面Ｓ極に入り、主磁石５内部から内表面Ｎ極へ、内表面Ｎ極からでた磁束は回転軸ヨーク６内を通って主磁石５内表面Ｓ極に至るメイン磁路が構成される。一方、このメイン磁路とは別に主磁石５の漏れ磁束が、突出した回転子ヨーク６に作用して、主磁石５の外径より内側に配置した磁気センサ１０でも検出可能となる。

ブラシレスモータの制御回路は、磁気センサ１０が検出した主磁石５の漏れ磁束の変化から磁極位置を検知し、最適なタイミングで巻線３に通電することができる。

この構成により、位置検出用磁石を用いなくても騒音振動の小さいブラシレスモータが得られる。

実施例２は、実施例１の回転子ヨークと外周形状が異なる。

回転軸８に固定した回転子ヨーク２６が主磁石５の端面より片側に突出した外周面に、主磁石５の極数に比例した数の凹凸部を設け（図２）、凹部は磁極境界部に配置する。
他の構成は実施例１と同じである。

メイン磁路については実施例１と同じであり説明を省略する。ここでは、磁気センサ１０が検出する主磁石５の漏れ磁束と、突出した回転子ヨーク２６に設けた凹凸部について説明する。

回転子ヨーク２６の外周面に凹凸部を設けたことで、対向して設けた磁気センサ１０の出力信号は、実施例１よりもＳ／Ｎ比がよくなる。

実施例２も位置検出用磁石を用いない安価な構成であり、磁気センサの出力信号にノイズが少なく、振動騒音の小さいブラシレスモータが得られる。

実施例３は、実施例２の回転子ヨークと突出部の形状が異なる。

回転軸８に固定された回転子ヨーク３６の片側に突出した外周面に設ける凹凸部を、主磁石５の肉厚上に配置したもので、他の構成は実施例１と同じである。

メイン磁路については実施例１と同じであり説明を省略する。ここでは、磁気センサ１０が検出する主磁石５の漏れ磁束と、突出した回転子ヨーク３６に設けた凹凸部について説明する。

回転子ヨーク３６の凹凸部を主磁石５端部の肉厚上に設けたことで、漏れ磁束は凹凸部内を流れ易くなりＮ極からＳ極に向かって流れる。このため、主磁石５の内側に対向して設けた磁気センサ１０の出力信号は、実施例１よりも大きくなる。

実施例３も位置検出用磁石を用いない安価な構成であり、磁気センサの出力信号にノイズが少なく、振動騒音の小さいブラシレスモータが得られる。

なお、回転子ヨーク６、２６および３６は、鉄製切削品でもよく、回転軸８と一体化してもよい。また、主磁石５をリング型に置き換えても同様に実施できる。

本発明のブラシレスモータは、内転型の回転子構造に最適であり、負荷産業分野の用途に有用である。

本発明の実施例１におけるブラシレスモータの半断面図 本発明の実施例２における回転子の上面図 本発明の実施例３における回転子の上面図

符号の説明

１ 固定子
２ 固定子鉄心
３ 巻線
４ 回転子
５ 主磁石
６，２６，３６ 回転子ヨーク
８ 回転軸
１０ 磁気センサ

Claims (3)

1. 固定子鉄心に巻線を施した固定子と、前記固定子鉄心の内側の中空部に位置し、回転軸に固定した回転子ヨークが極配向した主磁石端面より片側に突出させた回転子と、前記固定子に相対する前記主磁石の磁束変化を検出する磁気センサとを備え、前記磁気センサを主磁石の外径より内側かつ突出した回転子ヨーク側に対向させて配置したことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 突出した回転子ヨークの外周面に、主磁石の極数に比例した数の凹凸部を設けた請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 外周面の凹凸部を主磁石の肉厚上に設けた請求項２に記載のブラシレスモータ。

Images