JP2007097375A

JP2007097375A - ブラシレスｄｃモータの回転数検出装置

Info

Publication number: JP2007097375A
Application number: JP2005286864A
Authority: JP
Inventors: Asuka Tanaka; 飛鳥田中; Takashi Michii; 隆道井
Original assignee: Nidec Servo Corp
Current assignee: Nidec Advanced Motor Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】
本発明は、ブラシレスＤＣモータで専用の１チップＩＣを使用するもので、回転数検出パルス信号が出力しないものがある。
実装空間を増加させないで回転数検出パルス信号を発生させる装置の組み込みを実現することが課題である。
【解決手段】
本発明に成るブラシレスＤＣモータの回転数検装置は、ロータマグネットの磁極を検出しパルス信号を発生させるためのホールＩＣを、固定子鉄心２個の磁極の間に、該ホールＩＣの磁束受容面を、前記ロータマグネットの内周の接線と並行となるように配置する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータの回転数検出装置に係り、特にモータ内の小さな空間に収納可能なものに関する。

従来から実施されているブラシレスＤＣモータを小形化するにあたり、モータ制御回路を専用の１チップＩＣにまとめることにより電子部品の数を減らし、スペースの縮減と、故障発生率と、コストの低減ができるメリットがある。しかし、このような安価な専用の１チッップＩＣにおいては、モータの回転数を検出するためのパルス信号を出力することができないものがある。

このような場合に、専用の１チッップＩＣに備えてある磁極切替信号を得るためのホール素子の出力信号を利用するか、別の回転数検出用ホール素子を追加する手段もあるが、いずれも信号処理回路を追加する必要があり、実装空間が大きくなるという問題が生ずる。

特開平７−２３６２９７特開平７−２５５１６１

上述のような従来技術に成る専用の１チップＩＣを使用した制御回路において、追加できるモータの回転数を検出する手段は実装空間が大きくなるという問題がある。
そこで、回転数検出用のホールＩＣを別に設けることにより、信号処理回路を設ける必要はなくなるが、このホールＩＣの幅寸法が大きく通常の装着方向では固定子磁極の巻き線に抵触して所定寸法内に収まらないという課題がある。

本発明に成るブラシレスＤＣモータの回転数検装置は、ロータマグネットの磁極を検出しパルス信号を発生させるためのホールＩＣを、固定子２個の磁極の間に、該ホールＩＣの磁束受容面を、前記ロータマグネットの内周の接線と並行となるように配置する。

本発明のように構成することにより、固定子の、２個の巻き線の間にホールＩＣを挿入することができるから、ホールＩＣが固定子の巻き線と抵触しないので、固定子とＰ基盤との距離を最適な寸法に収めることができる。

以下図面により本発明の実施例を説明する。

図１は、第１の実施例である。この実施例ではアウタロータ型ブラシレスＤＣモータの、回転軸を含む断面図で、１は固定子鉄心、２は固定子巻き線、３は固定子のブラケット、４は軸受け、５は回転子軸、６はロータヨーク、７はロータマグネット、８はＰ基板、９は回路基板、１０はロータカバーである。
そして、Ｐ基板とは、固定子の一方の軸方向エンドと対向し近接して設けられ、ホール素子（ホールＩＣ）を固着し、固定子巻き線の端末を接続するピンが設けられたプリント配線基板である。
また、回路基板はモータ制御用の専用１チップＩＣ他の電子部品を搭載したプリント配線基板である。

図２は、第１の実施例のアウタロータ型ブラシレスＤＣモータの、図１の断面図よりロータカバー１０とロータヨーク６とロータマグネット７と、回転子軸５を除き、矢視方向から見た固定子の平面図で、固定子鉄心１と固定子巻き線２と固定子ブラケット３とが現われている。

図３は、図２を矢視方向から見た側面図で、固定子鉄心１と固定子巻き線２と、Ｐ基板８と、回路基板９の側面と、Ｐ基板８と、固定子巻き線２のコイルエンドとの間隔ｄが現われている。

図１、図２、図３に示すように、複数（図示では１２個）の固定子鉄心１にそれぞれ固定子巻き線２を巻装し、放射状に配置してＰ基板８に固着して巻き線端をピンに接続し、図４に示すように固定子ブラケット３に、回路基板９と、固定子鉄心１を固着したＰ基板８とを固着してある。

そして、図２に示すように回転数検出用のホールＩＣ１１を、固定子の２個の磁極の間に、かつその磁束受容面をロータマグネット７の内周の接線と平行に、かつＰ基板８に垂直に固着してある。
この図では、ブラシレスＤＣモータに備えられた磁極切替信号用のホール素子（ホールＩＣ）は煩雑を避けるため記載してない。

図２において、回転数検出用のホールＩＣ１１を取り付けた部分を小円で囲った拡大図を図５に示す。２個の磁極の間に、かつその磁束受容面をロータマグネット７の内周の接線と平行に、かつＰ基板８に垂直に固着してある。
このように配置することにより、ホールＩＣ１１を２個の磁極と巻き線の間に配置できるから、ホールＩＣ１１が巻き線と抵触することがなく、従って巻き線２とＰ基板８との間隔ｄを広げる必要なく、回転数検出用ホールＩＣ１１を固定子の巻き線の間に収容できる。また、ホールＩＣ１１はロジックレベルの出力が得られるので、直接モニターに信号を送ることができる。

前記の説明は、回転数検出用ホールＩＣ１１を、固定子の巻き線の間に、巻き線２とＰ基盤８との間隔ｄを広げることなく収容できることを述べているが、回転数検出用ホールＩＣ１１の磁束受容面をマグネットロータ７の内径の接線と平行に配置したので、動作のため十分な磁束が得られるかを検討する。

図６は固定子にホールＩＣを装着するときにその磁束受容面の配置を変更して、出力電圧を検討するための実験装置の模式図で、配置１は磁束受容面をマグネットロータ７の内径の接線と垂直に、かつＰ基板８に直立した配置した場合、配置２は磁束受容面をＰ基板８に平行に配置した場合、配置３は磁束受容面をマグネットロータ７の内径の接線と平行に、かつＰ基板８に直立して配置した場合である。

そして、図６に示した実験装置の模式図において、マグネットロータ７を装着し、図示の試験回路によりホールＩＣに適宜の駆動電圧を加え、出力をシンクロスコープに接続してマグネットロータ７を適宜回転数で回転させて、上記の各場合の出力電圧を比較した。

図７は配置１の場合で、出力電圧は３００ｍｖが得られ、図８は配置２の場合で、出力電圧は１４７ｍｖが得られ、図９は配置３の場合で、出力電圧は２１０ｍｖが得られた。

以上３種類の配置について、出力電圧を比較した結果、配置１の場合は、出力電圧は最高であるが、前記のようにホールＩＣが巻き線に抵触するので、固定子鉄心１とＰ基盤８との間隔ｄを大きくしないと収容できないので、採用できず、配置２は出力電圧が低く採用できず、配置３は配置１より出力電圧は低いが配置２よりは高いので配置３を採用する。

配置３は、本発明に成るブラシレスＤＣモータの回転数検出装置に使用するホールＩＣ１１の配置を示すもので、実際にホールＩＣ１１を取り付けたブラシレスＤＣモータにおいて、ホールＩＣ１１の出力電圧の波形は、図１０に示すように回転方向がＣＷ、ＣＣＷのどの方向でもＯＮデューテイがほぼ５０％で、回転数検出用パルス出力として適当な出力が得られる。

実施例１はマグネットロータを固定子の外周に配置した所謂アウタロータ型モータにおける実施例であるが、マグネットロータを固定子の内周に配置した所謂インナロータ型モータにおいても、本発明を実施することができる。
マグネットロータを固定子の内周に配置した所謂インナロータ型モータにおける実施例２について説明する。

図１１は、インナロータ型モータの軸に垂直な面に沿った断面図、図１２は同じくインナロータ型モータの軸に並行な面に沿った断面図で、２１は円環状ヨークの内径に放射状に複数の鉄心を配設した固定子鉄心、２２は前記固定子の磁極に巻装した固定子巻き線、２３はエンドカバー、２４は軸受け、２５は回転子軸、２６は回転子ハブ、２７は円環状のロータマグネット、２８はＰ基板、２９は回路基板、３０は回転数検出用ホールＩＣである。

そして、図１３に示すように回転数検出用ホールＩＣ３０を、固定子の２個の磁極の間に、かつその磁束受容面をロータマグネット２７の外周の接線と平行に、Ｐ基板８に対し垂直に固着する。

図１３に示すように回転数検出用ホールＩＣ３０を取り付けることにより、固定子と、Ｐ基板２８との間隔を大きくすることなく回転数検出用ホールＩＣ３０を固定子に装着できる。
そして回転数検出用ホールＩＣ３０から回転数に対応するパルスが発生し、直接モニターに信号を送ることができる。

本発明になるブラシレスＤＣモータの回転数検出装置は、磁極検出用ホールＩＣを固定子に配置する場合、その磁束受容面を低感度となる位置に配置することにより、取り付け空間を縮減できる効果を利用する用途に広く応用できる。

本発明に成るブラシレスＤＣモータの第１実施例の断面図である。本発明に成るブラシレスＤＣモータにおける第１実施例の固定子の平面図である。本発明に成るブラシレスＤＣモータにおける第１実施例の側面図である。本発明に成るブラシレスＤＣモータにおける第１実施例の固定子の展開図である。本発明に成るブラシレスＤＣモータにおける第１実施例の固定子の部分拡大図である。本発明に成るブラシレスＤＣモータの第１実施例で、ホールＩＣの配置検討用実験装置の図である。ホールＩＣの配置が、第1の場合の出力電圧である。ホールＩＣの配置が、第２の場合の出力電圧である。ホールＩＣの配置が、第３の場合の出力電圧である。ホールＩＣの配置が、第３の場合の出力波形である。本発明に成るブラシレスＤＣモータの第２実施例の軸を含む面の断面図である。本発明に成るブラシレスＤＣモータの第２実施例の軸に垂直な面の断面図である。本発明に成るブラシレスＤＣモータの第２実施例で、固定子の部分平面図である。

符号の説明

１固定子鉄心
２固定子巻き線
３ブラケット
４軸受け
５回転子軸
６ロータヨーク
７ロータマグネット
８Ｐ基板
９回路基板
１０ロータカバー
１１回転数検出用ホールＩＣ
２１固定子鉄心
２２固定子巻き線
２３エンドカバー
２４軸受け
２５回転子軸
２６回転子ハブ
２７ロータマグネット
２８Ｐ基板
２９回路基板
３０回転数検出用ホールＩＣ

Claims

円環状ヨークの外周に、巻き線を備える複数の磁極を放射状に配置した固定子と、該固定子の外周に空隙を介して回転自在に支持されたロータマグネットと、を有するアウタロータ型ブラシレスＤＣモータで、前記ロータマグネットの磁極を検出して回転数を検出する装置を備えるものにおいて、前記磁極を検出するためのホールＩＣを、前記固定子の複数の磁極の間に、かつ該ホールＩＣの磁束受容面を、前記ロータマグネットの内周の接線と平行に配置したこと、を特徴とするアウタロータ型ブラシレスＤＣモータの回転数検出装置。
円環状ヨークの内周に、巻き線を備える複数の磁極を放射状に配置した固定子と、該固定子の内周に空隙を介して回転自在に支持されたロータマグネットを有するインナロータ型ブラシレスＤＣモータで、前記ロータマグネットの磁極を検出し回転数を検出する装置を備えるものにおいて、前記磁極を検出するためのホールＩＣを、前記固定子の複数の磁極の間に、かつ該ホールＩＣの磁束受容面を、前記ロータマグネットの内周の接線と平行に配置したこと、を特徴とするインナロータ型ブラシレスＤＣモータの回転数検出装置。