JP2006166603A - Motor with speed reducing mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車のワイパアームの駆動や空気調整装置の流路調節弁を駆動するのに用いられるアクチュエータとしての減速機構付き電動モータに関する。 The present invention relates to an electric motor with a speed reduction mechanism as an actuator used to drive, for example, a wiper arm of an automobile or a flow path adjustment valve of an air conditioner.
自動車などの車両に用いられるワイパ装置や空気調整装置の気流調節弁の駆動源として、電動モータにより駆動されるアクチュエータが用いられている。そのアクチュエータはモータの回転を所要の回転数に減速して出力軸へ伝える減速機構が付いた減速機構付き電動モータとなっている。
このようなアクチュエータの減速機構は、モータの回転軸に取り付けられたウォームギヤから平歯車、ピニオンギヤにより減速され出力軸を駆動する構成が用いられる。出力軸にはワイパアームを動作させるリンク機構や流路調節弁が取り付けられる。
このようなアクチュエータでは、ワイパアームや弁の揺動運動を行うにあたりより精度良く揺動運動を行うため、出力軸の回転位置を検出する必要がある。そのため、減速機構付き電動モータには、出力軸の回転角度を検出するためのセンサが設けられている。
An actuator driven by an electric motor is used as a drive source for a wind control valve of a wiper device or an air conditioning device used in a vehicle such as an automobile. The actuator is an electric motor with a speed reduction mechanism with a speed reduction mechanism that reduces the rotation of the motor to a required rotational speed and transmits it to the output shaft.
Such a reduction mechanism for the actuator uses a configuration in which the output shaft is driven by being decelerated by a spur gear and a pinion gear from a worm gear attached to a rotating shaft of the motor. A link mechanism for operating the wiper arm and a flow path control valve are attached to the output shaft.
In such an actuator, it is necessary to detect the rotational position of the output shaft in order to perform the swinging motion with higher accuracy when performing the swinging motion of the wiper arm and the valve. Therefore, the electric motor with a speed reduction mechanism is provided with a sensor for detecting the rotation angle of the output shaft.
これまで、出力軸の回転位置を検出するには、接触式センサとして出力軸と一体に回転する減速歯車にブラシを設け、そのブラシを減速歯車近傍に取り付けた印刷配線基板上に印刷形成された印刷抵抗等のパターンへ摺接させる構成が用いられている。
また、出力軸の回転位置を検出する構成として非接触式のセンサも用いられる。このような減速機構付き電動モータとしては、特開2002−262515号公報に示すような、出力軸の絶対位置を示すためのセンサを設けたものが知られている。
これは、モータ回転軸に設けられた多極着磁磁石の磁気をホールセンサにより検出することで出力軸の相対位置を検出し、出力軸と一体に設けられた減速用歯車に磁石を取付け、その磁石の磁気をホールセンサで検出して出力軸の絶対位置を検出するものである。
A non-contact sensor is also used as a configuration for detecting the rotational position of the output shaft. As such an electric motor with a speed reduction mechanism, there is known an electric motor provided with a sensor for indicating the absolute position of the output shaft as disclosed in JP-A-2002-262515.
This detects the relative position of the output shaft by detecting the magnetism of the multi-pole magnetized magnet provided on the motor rotation shaft with a Hall sensor, and attaches the magnet to the reduction gear provided integrally with the output shaft, The absolute position of the output shaft is detected by detecting the magnetism of the magnet with a hall sensor.
ところで、減速機構付き電動モータにおいては出力軸の回転位置を検出するには、その初期位置を精度良く設定する必要がある。また、同時にこれら装置においては長寿命、高信頼性、高精度および低価格が常に要求される。
ブラシを用いた構成では接触式であるために長寿命化、高信頼性化に限界があり、ブラシや印刷抵抗等のばらつきにより初期位置設定や位置検出の高精度化にも限界がある。
そのため、ホールセンサを用い非接触式で検出する構成が用いられる。この構成は非接触式であるため長寿命化や高信頼性といった面では有利だが、センサやマグネット、検出回路等が比較的高価になり低価格化について問題が残る。
By the way, in the electric motor with a speed reduction mechanism, in order to detect the rotational position of the output shaft, it is necessary to set the initial position with high accuracy. At the same time, these devices always require long life, high reliability, high accuracy and low price.
Since the configuration using the brush is a contact type, there is a limit in extending the life and reliability, and there is a limit in increasing the accuracy of initial position setting and position detection due to variations in the brush and printing resistance.
For this reason, a non-contact detection structure using a hall sensor is used. Since this configuration is a non-contact type, it is advantageous in terms of long life and high reliability. However, a sensor, a magnet, a detection circuit, and the like are relatively expensive, and there remains a problem with low price.
本願発明は上記課題を解決するもので、センサによる非接触式で長寿命化を達成し、回転を検出するセンサやマグネットの取付位置等の構成に工夫を凝らし、簡単な構成で組み立てを容易にすることで、高精度でありながらより安価な減速機構付き電動モータを提供するものである。 The invention of the present application solves the above-mentioned problems, achieves a long life with a non-contact type sensor, and devise arrangements such as a sensor for detecting rotation and a mounting position of a magnet to facilitate assembly with a simple structure. By doing so, an electric motor with a speed reduction mechanism is provided which is highly accurate and inexpensive.
上記課題を解決する本願発明の構成は、請求項1に示すよう、電動モータと、モータ回転軸に取り付けられたウオームギヤと回転軸が平行な複数の平歯車やピニオンギヤおよび出力軸が設けられた最終段の平歯車からなる複数段の減速歯車列を有する減速機構付き電動モータにおいて、前記モータ回転軸と一体に回転し回転円周方向で等間隔に複数極着磁された磁極を有する環状磁石と、モータ回転軸と平行でかつ前記平歯車と平行に配置された印刷配線基板と、その印刷配線基板に取り付けられた第一のセンサおよび導通線を有するセンサ部が基板から離れて印刷配線基板に配置された第二のセンサとを有し、前記第一のセンサは印刷配線基板の基板面と垂直でモータ回転軸と直交する線上に位置するとともに前記環状磁石の回転外周面と対向して印刷配線基板に取り付けられ、前記第二のセンサは前記環状磁石の回転外周面と対向するよう前記導通線を介して前記印刷配線基板に取り付けられ、前記第一のセンサとは異なる位相で前記環状磁石の磁気を検出することを特徴とする減速機構付き電動モータ、とする。
The structure of the present invention that solves the above-mentioned problem is as shown in
ここで、環状磁石は所定厚みをもつ環状の磁性体に周方向で複数の磁極を着磁させた磁石をいう。センサはその外周面と対向して磁石の磁気を検出するよう配置される。また、センサはいわゆる磁気センサで、具体的には磁気を検出してアナログの検出波形を出力するホールセンサや、波形整形回路を内蔵しデジタル(矩形)の検出波形を出力するホールIC等が考えられる。いずれもセンサ部を有し、本請求項ではセンサとはこれら部材のセンサ部分を指すものである。
また、第一のセンサの取付位置は、いわゆる面実装タイプの部品を基板面に取り付ける場合や基板に設けた穴に部品の本体を収納して取り付ける場合、さらにはリード付き部品のリードを曲げて本体を基板へ載置するような取り付け方を含む。すなわち、印刷配線基板と垂直でモータ回転軸と直交する線上で基板の厚み内、基板面上を含む基板近傍を意味する。
さらに、第二のセンサの取付位置はモータの回転軸を中心として第一のセンサと一致する円周上はもとより、その円周上に対する取付のばらつき範囲を含み、両センサが同等の磁気検出感度となる範囲の位置を含むものとする。
Here, the annular magnet refers to a magnet obtained by magnetizing a plurality of magnetic poles in the circumferential direction on an annular magnetic body having a predetermined thickness. The sensor is arranged to detect the magnetism of the magnet so as to face the outer peripheral surface thereof. The sensor is a so-called magnetic sensor, specifically a Hall sensor that detects magnetism and outputs an analog detection waveform, or a Hall IC that has a built-in waveform shaping circuit and outputs a digital (rectangular) detection waveform. It is done. All have a sensor part, and in this claim, the sensor refers to the sensor part of these members.
Also, the mounting position of the first sensor can be determined when mounting a so-called surface-mount type component on the board surface, when mounting the component main body in a hole provided in the board, or by bending the lead of a component with a lead. It includes a mounting method for placing the main body on the substrate. That is, it means the vicinity of the board including the board thickness and the board surface on a line perpendicular to the printed wiring board and perpendicular to the motor rotation axis.
Furthermore, the mounting position of the second sensor includes not only the circumference that coincides with the first sensor around the rotation axis of the motor but also the range of mounting variation on the circumference, and both sensors have the same magnetic detection sensitivity. The position of the range is to be included.
また、第二のセンサは導通線を有するが、導通線とはセンサ本体から出されたリード線、センサ本体の端子に接続された電線、割基板のパターン等を含む。そして第二のセンサの取付位置は、モータ回転軸を中心として第一のセンサと同一円周上とする。すなわち環状磁石が回転する際にその外周面と対向する位置で、磁石との間隔が第一のセンサと等しい位置である。 In addition, the second sensor has a conductive line. The conductive line includes a lead wire extending from the sensor main body, an electric wire connected to a terminal of the sensor main body, a pattern of a split substrate, and the like. The mounting position of the second sensor is on the same circumference as the first sensor with the motor rotation axis as the center. In other words, when the annular magnet rotates, it is at a position facing the outer peripheral surface, and the distance from the magnet is equal to that of the first sensor.
この請求項1をさらに具体的にした構成として請求項2に示すよう、前記環状磁石はその円周上180度の範囲に着磁された極数が奇数極であり、前記第二のセンサは印刷配線基板とほぼ平行でモータ回転軸と直交する線上に配置されていることを特徴とする請求項1記載の減速機構付き電動モータ、とする。
第二のセンサをこの配置とするには基板に対して直立させれば良く構成が簡単になる。また、ほぼ平行とは第二のセンサが第一のセンサに対して異なる位相で磁気を検出できる範囲をいい、磁極数が少なければその範囲が広まり、多ければその範囲は狭まる。
As a more specific configuration of
In order to arrange the second sensor in this manner, it is sufficient to make it stand upright with respect to the substrate, and the configuration becomes simple. The term “substantially parallel” refers to a range in which the second sensor can detect magnetism with a phase different from that of the first sensor. If the number of magnetic poles is small, the range is widened;
本願発明による構成で、出力軸の位置を検出するのに初期設定をする場合、請求項3に示すよう、前記最終段の平歯車と一体に回転し2極に着磁された磁石と、その磁石の旋回範囲で一つの極と対向するよう印刷配線基板に設けられた第三のセンサをさらに設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の減速機構付き電動モータ、とする。
ここでいう磁石はN極とS極が一極ずつ着磁された磁石で、例えば出力軸方向へN、Sと着磁しセンサへは片方の極のみ対向するようにする。あるいは半径方向にN、Sと着磁しどちらかの極の旋回範囲にセンサを位置させるものとする。
このようにすれば第一、第二、第三のセンサが全て一つの印刷配線板で繋がれることになるため装置の簡略化が可能となる。
In the configuration according to the present invention, when initial setting is performed to detect the position of the output shaft, as shown in claim 3, a magnet that rotates integrally with the spur gear at the final stage and is magnetized in two poles, 3. The electric motor with a speed reduction mechanism according to
The magnet here is a magnet in which N poles and S poles are magnetized one by one. For example, N and S are magnetized in the output axis direction, and only one of the poles faces the sensor. Alternatively, N and S are magnetized in the radial direction, and the sensor is positioned in the turning range of one of the poles.
In this way, since the first, second, and third sensors are all connected by a single printed wiring board, the apparatus can be simplified.
本願発明の構成により、比較的簡単な構成で組立の容易な減速機構付き電動モータが得られる。回転を検出するための構成で、一つのセンサを印刷配線基板に取付け、もう一つのセンサを基板から離して取り付けることにより、簡単な部品あるいは簡単な工程で組立ができ、さらに全体の構成も組立が容易になるとともに小型化が図れるものである。 With the configuration of the present invention, an electric motor with a speed reduction mechanism that is easy to assemble with a relatively simple configuration can be obtained. With a configuration to detect rotation, one sensor is attached to the printed circuit board and the other sensor is attached away from the substrate, so that it can be assembled with simple parts or a simple process, and the entire configuration is also assembled. This facilitates the size reduction.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。
図1および図2は本願発明の減速機構付き電動モータの一例であるアクチュエータ1で、図1はその内部平面図を示し、図2は図1に示す切断線A-Aにより要部を切断した側面図を示す。断面はそれぞれハッチングで示すものとする。
アクチュエータ1は下ケース2と上ケース3により箱状に形成され、内部に駆動用モータ22、減速歯車列となるウオームギヤ10、第一中間ギヤ11、第二中間ギヤ12、第三中間ギヤ13および出力軸14cを有する出力ギヤ14、そして印刷配線基板で形成された基板21が収容されている。基板21は減速ギヤの回転を検出するための回路を構成すしている。
下ケース2はケースの底面を構成する底板2aとその底板2aの外周に形成された外周壁2bにより浅いカップ状に形成され、外周壁2bにはこのアクチュエータ1を各種装置へ取り付けるための取付フランジ2dが設けられている。上ケース3は図を見やすくするため破線でその外形を示し、説明を省略する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show an
The
The
モータ22は取付板22bにより底板2aの所定位置に固定され、モータワイヤ(図示せず)により基板21と電気的に接続される。
このアクチュエータ1の減速歯車列は、モータ22の回転軸22cに取り付けられたウオームギヤ10、第一中間ギヤ11、第二中間ギヤ12、第三中間ギヤ13および出力ギヤ14で構成されている。第一中間ギヤ11、第二中間ギヤ12、第三中間ギヤ13はそれぞれ底板2aに形成された支持ボス2h、2i、2jに回転支持されている。
第一中間ギヤ11は大ギヤ11aと小ギヤ11bが一体に形成され、所定の減速比になるよう歯数が決定される。また、第二中間ギヤ12、第三中間ギヤ13も同様に大ギヤ12aと小ギヤ12b、大ギヤ13aと小ギヤ13bで形成されている。
ウオームギヤ10は第一中間ギヤ11の大ギヤ11aと噛み合い、小ギヤ11bが第二中間ギヤ12の大ギヤ12aと噛み合う。さらに、第二中間ギヤ12、第三中間ギヤ13がそれぞれ大ギヤと小ギヤ同士噛み合い、第三中間ギヤ13の小ギヤ13bが出力ギヤ14の大ギヤ14aと噛み合う。第一中間ギヤ11から出力ギヤ14までは平歯車とピニオンギヤが用いられ、それらの回転軸は底板2aに対し垂直でそれぞれ平行している。
The
The reduction gear train of the
In the first
The
出力ギヤ14は大ギヤ14aに出力軸14cがフランジ部14dを介して一体に形成され、出力ギヤの回転軸である出力軸14cが底板2aに設けられた開孔を有する出力軸ガイド2gにより下ケース2に回転支持されている。
出力軸14cには同心に開孔14hが形成されて筒状になるとともにその内壁には係止用凸片14gが形成されている。この係止用凸片14gにより開孔14hは断面D字状の穴になり、この開孔に合わせた形状の軸を有する被駆動装置(例えば空調装置の扉の回転軸やワイパの回転軸)が装着される。
基板21は印刷配線板で、減速機構の歯車の回転を検出するホールIC31、32、33が搭載され、各種接続パターンが形成されている。ホールIC31、33は基板21に設けた開孔にその本体が収納されるよう基板に取り付けられ、ホールIC32はホルダー34によりセンサ部分が基板から離れた位置に取り付けられている。
基板21にはまた、このアクチュエータ1を制御する制御機器からの信号や電源等を接続するコネクタ21bが取り付けられ、下ケース2にはコネクタを固定する取付リブ2cが形成されている。
この基板21は、各中間ギヤ11、12、13およびウオームギヤ10と底板2aの間で、また出力ギヤ14を底板2aとの間に挟む位置に配置されている。基板21は外周壁2bに設けられた基板取付リブ2kや基板取付軸2fにより下ケース2にとりつけられる。この基板21は各中間ギヤ11、12、13および出力ギヤ14と面で平行に、かつウオームギヤ10の回転軸(すなわちモータの回転軸22c)と平行に取り付けられている。
The
An opening 14h is formed concentrically on the output shaft 14c to form a cylindrical shape, and a locking convex piece 14g is formed on the inner wall thereof. The opening 14h is a hole having a D-shaped cross section due to the locking convex piece 14g, and a driven device (for example, a rotating shaft of a door of an air conditioner or a rotating shaft of a wiper) having an axis shaped according to the opening. Is installed.
The
A
This board |
次に、図3により図1および図2に示すアクチュエータ1の回転検出部分の構成を説明する。図3(イ)はそれぞれの中間ギヤの軸方向から見た図で、図3(ロ)はモータの回転軸方向から見た図である。それぞれ、要部断面をハッチングで示す。
モータ22の回転軸22cに取り付けられたウオームギヤ10は、歯が形成されたギヤ部10aと円柱状の基部10bで構成されている。そして、基部10bにはホールIC31および32と対向するよう環状磁石16がヨーク17とともに取り付けられている。
ヨーク17は鉄板等の磁性材で、基部10bに固定される円筒状の筒部17aと、その筒部17aの一端側に外側へ円盤上に形成されたフランジ17bと、他端側に内側へやはり円盤状に形成されたストッパ17cで構成されている。
環状磁石16は内径が筒部17aの外径とほぼ同じで、筒部17aの外周およびフランジ17bに接着や圧入等で固定され、フランジ17bとストッパ17cによりその環状磁石16の位置がウオームギヤ10に対して決められる。このヨーク17は環状磁石16をウオームギヤ10に対し位置決めして取り付けるとともに環状磁石16の磁気を効率よくホールIC31、32へ作用させる働きを有している。
Next, the configuration of the rotation detection portion of the
The
The
The
ホールIC31は実装型部品で、基板21上に平面実装された状態で取り付けられる。図3(ロ)は、基板21に開孔21cを設けセンサ部のあるホールIC31の本体31bをその開孔21cへ収納して基板へ取付けた状態を示す。この構成では厚み方向への小型化が図られている。ホールIC31の取付は基板の位置により基板面上に実装しても良い。また、ホールIC31をリード付き部品とし、基板21へ取り付けた後治具等で位置出しを行いつつリード部を曲げて本体31bを基板21の面に沿わせても良い(後述図5参照)。
ホールIC31の位置は、本体31bが基板21の面に対し垂直(回転軸22cに対しても垂直)で回転軸22cと交わる直線Y上であって、環状磁石16の外周と対向する位置に取り付けられる。この位置は基板21上の環状磁石16と対向する位置のなかで最も環状磁石16に近い位置となる。
The
The position of the
ホールIC32はリード部32aを有する部品で、ホルダ34を用いて基板21へ取り付けられている。
ホルダ34はホールIC32のリード部32aが挿通される脚部34aと本体32bの位置を決めつつ保持する箱状の収納部34b、そしてホルダIC34を基板に起立させる基部34cが樹脂で一体に形成されたもので、基部34aに基板と係合する取付フック等を設けて基板に取り付ける。リード部32の先端は基板21に設けられた差込穴に通されて基板21に形成されたパターンに半田付けされる。ホルダ34を自立型にすれば、ホールIC32をホルダ34に取り付けてそれを基板に取り付けるだけで、ホールIC32が位置出しされて基板21に取り付けることができる。
ホールIC32の位置は、磁気検出部のある本体32bが、直線Yと直角で回転軸22cと交わる直線X上で、環状磁石16の外周と対向する位置に取り付けられる。
ホールIC31、32は回転軸22cを中心として同心の位置に取り付ければ環状磁石16の磁気が各ホールICに均一に作用する。このようにホールIC31とホールIC32の配置角αを90度とすれば磁石との距離を同じにすることが容易である。各ホールICと環状磁石の間隔は磁石の磁力により適宜定めると良い。
The
The
The position of the
If the
図4は環状磁石16の着磁位置とセンサとしてのホールICの位置を示したもので、図4(イ)は環状磁石16の円周180度の範囲に一極着磁とし、図4(ロ)は180度の範囲に3極着磁した状態を示すものである。
環状磁石16は円環板状の磁性材に円周方向にN極とS極が180度ずつ着磁された2極の磁石で、モータの回転軸22cと同心に回転するよう、ヨーク17を介してウオームギヤ10に取り付けられている。
本実施例の場合、環状磁石16の着磁開角が180度でホールIC31、32の配置角が90度なので、それぞれのホールICから出力される検出波形はモータ一回転に対し一周期で連続し位相が90度ずれたものとなる。
環状磁石16の着磁極数を、180度の範囲で奇数極着磁すると、上述のようにホールICを取り付けた場合にそれぞれのホールICが90度位相のずれた検出波形とすることができる。
また、その極数が1極や3極(全体で2極あるいは6極)といった少ない極数であれば、円周方向で一極の範囲が広いことから、ホールIC32の取り付け位置が線Xから若干ずれた場合にも対応可能となる。つまり、ホールIC31が磁石の極の変わり目を検出しているときに、ホールIC32が一つの極の範囲を検出する位置であれば良い。
FIG. 4 shows the magnetized position of the
The
In the case of the present embodiment, since the opening angle of the
When the number of magnetic poles of the
Further, if the number of poles is small, such as 1 pole or 3 poles (2 poles or 6 poles as a whole), the range of one pole in the circumferential direction is wide. It is possible to cope with a slight deviation. In other words, the
上述のようにホールICの配置角αを90度とし、環状磁石の着磁を180度の範囲で奇数にすれば、一つのホールICを基板上に実装し、もう一つを立たせることで減速歯車列のギヤの回転を精度よく検出できる。
すなわち、同一基板上に一つのホールICを直接取付け、もう一つのホールICを単に立たせて取り付ければよいので、部品の構成や組立が容易になり、簡単な構成と容易な組立で精度よく回転の検出ができる。
As described above, when the arrangement angle α of the Hall IC is set to 90 degrees and the magnetization of the annular magnet is set to an odd number within a range of 180 degrees, one Hall IC is mounted on the substrate and the other is made to stand. The rotation of the gear of the reduction gear train can be accurately detected.
In other words, one Hall IC can be mounted directly on the same board and the other Hall IC can be mounted in a standing position, making it easy to configure and assemble the components, and to rotate with high accuracy with a simple configuration and easy assembly. Can be detected.
上述の例はホールICの配置角を90度としたものだが、配置角αを例えば60度とすることも可能である。そのようにホールIC32を配置するにはホルダ34の収納部34bを傾けた形状とし、リード部32aを曲げ加工するなど追加の作業をして基板21へ取り付けることとなる。その場合、環状磁石16の着磁極数は180度の範囲で偶数にすることも可能である。そのような構成を図5に示す。
図5には、ホールIC31をリード部31bを有するものとし、そのリード部31bを曲げ加工して本体部を基板21面上へ載置した構成を併せて示す。
ホールIC32を傾けて配置することで、それぞれの配置角が90度以外でも環状磁石16とホールICの距離をホールIC31と同じ距離とすることができ、検出の感度を合わせることができる。
In the above example, the arrangement angle of the Hall IC is 90 degrees, but the arrangement angle α may be 60 degrees, for example. In order to arrange the
FIG. 5 also shows a configuration in which the
By disposing the
一方出力ギヤ14にはフランジ部14bに磁石片18が、ヨーク片19を介して基板21と対向するよう取り付けられている。そして、基板21の磁石片18が旋回する周上に磁石片の磁気を検出するホールIC33が実装状態で取り付けられている。
磁石片はN極とS極が1極ずつ出力軸と平行な方向に着磁され、ホールIC33には一極のみが対向する。そのためホールIC33から出力される検出波形は、出力軸14cが一回転する毎に一つの山が形成される波形となる。磁石片18は出力軸14cの係止用凸片14gと対応した位置に取り付けられる。この磁石片18によるホールIC33の検出波形を用いて出力ギヤ14の初期位置を設定すれば、ホールIC31、32の出力波形をカウントして回転軸14cの回転位置を検出することができる。
On the other hand, a
The magnet piece is magnetized in a direction parallel to the output shaft, one N pole and one S pole, and only one pole faces the
ここで、上述の構成による減速機構付き電動モータの動作を説明する。
各ギヤのギヤ比を、ウオームギヤ10について1:43、第一中間ギヤ11を11:27、第二中間ギヤ12を10:28、第三中間ギヤを10:22と設定する。このように設定すると出力軸14c(すなわち出力ギヤ14)一回転に対しモータ回転軸22c(すなわちウオームギヤ10)は709.3回転することになる。
環状磁石16が2極で構成されていることからホールIC31あるいは32の出力波形は1相毎に709.3パルスとなり、このときの出力軸14cの最小検出角は0.138度となる。
モータ22を回転させてホールIC31、32の検出波形によりモータの回転および回転方向を検出しながらホールIC33で磁石片18による検出波形を検知した時点を初期位置と設定する。上述のギヤ比により、この初期位置が設定された位置からホールIC31、32の検出波形のパルスをカウントすることにより、出力軸14cの回転位置を最小検出角0.138度で検出可能となる。
Here, the operation of the electric motor with a speed reduction mechanism having the above-described configuration will be described.
The gear ratio of each gear is set to 1:43 for the
Since the
The time at which the detection waveform of the
以上説明したように、本願発明の構成は、モータの回転を検出する構成として、モータの回転軸と一体に回転する磁石を、モータの回転軸と垂直に交わる面上に配置角が90度で磁石に対向するよう配置した、2つの磁気センサで検出するものとした。さらに磁石は円周方向180度の範囲で奇数の極数を持つよう着磁した円環状のものを用いる。
このような構成では一方のホールICを基板上に配置し、他方のホールICを基板に対し直立させればよいので、基板の組立が容易になる。また、回転数の高いモータに磁石を設けることで磁極の数が少ないものでも高い周波数の検出波形が得られるため、磁石の極数は2極あるいは6極といった少ない極数でよく、磁石の製造が容易になる。
As described above, in the configuration of the present invention, the rotation of the motor is detected as a configuration in which a magnet that rotates integrally with the rotation shaft of the motor has an arrangement angle of 90 degrees on the surface that intersects the rotation shaft of the motor perpendicularly. The detection is performed by two magnetic sensors arranged to face the magnet. Further, an annular magnet magnetized to have an odd number of poles in the range of 180 degrees in the circumferential direction is used.
In such a configuration, one Hall IC may be disposed on the substrate and the other Hall IC may be erected with respect to the substrate, so that the assembly of the substrate is facilitated. In addition, since a high-frequency detection waveform can be obtained even if the number of magnetic poles is small by providing a magnet in a motor with a high rotational speed, the number of magnetic poles may be as small as two or six, and magnet manufacture Becomes easier.
さらに少ない極数ではそれぞれの極の範囲が広くなるため、ホールICの取付位置精度に余裕ができる。特に基板上に直立させるホールICは基板上に実装するホールICより位置精度が出にくいが、精度に余裕ができることでその組立も容易になる。
また、本願発明の構成では、回転検出用の磁石をモータの回転軸と一体に回転するようにし、出力軸の位置検出を出力軸と一体に回転する磁石により検出する構成とした。モータの回転数は出力軸の回転数より大きいので出力軸の回転位置の最小検出角を小さくでき、精度良く検出できることとなる。
そして、モータの回転軸と平行で、かつ中間の減速ギヤと平行に基板を配置し、その基板上にモータの回転および出力軸の位置を検出するセンサを設けたので全体の構成を簡略化でき、装置全体が小型化できるとともに組立を簡略化できる。
Furthermore, since the range of each pole becomes wider with a smaller number of poles, the mounting accuracy of the Hall IC can be afforded. In particular, the Hall IC that stands upright on the substrate is less likely to have positional accuracy than the Hall IC that is mounted on the substrate.
In the configuration of the present invention, the rotation detection magnet is rotated integrally with the rotation shaft of the motor, and the position detection of the output shaft is detected by the magnet rotating integrally with the output shaft. Since the rotational speed of the motor is larger than the rotational speed of the output shaft, the minimum detection angle of the rotational position of the output shaft can be reduced and can be detected with high accuracy.
Since the substrate is arranged in parallel with the motor rotation axis and in parallel with the intermediate reduction gear, and the sensor for detecting the rotation of the motor and the position of the output shaft is provided on the substrate, the overall configuration can be simplified. The entire apparatus can be reduced in size and the assembly can be simplified.
1 アクチュエータ
2 下ケース
10 ウオームギヤ
14 出力ギヤ
14c 出力軸
16 環状磁石
17 ヨーク
18 磁石片
21 基板
22 モータ
22c モータ回転軸
31、32、33 ホールIC
34 ホルダ
DESCRIPTION OF
34 Holder
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