JP2007228751A - 直流モータの回転数検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車等において可動部材の駆動源として使用される直流モータの回転数を安価かつ確実に検出することができる直流モータの回転数検出方法を提供すること。
【解決手段】直流モータＭのハウジング１０に磁場センサＳを取り付け、直流モータＭの回転による磁場変化を磁場センサＳにより検出し、磁場センサＳから出力されるパルス波形のパルス数をカウントすることにより直流モータＭの回転数を検出するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、直流モータの回転数を検出する方法に関する。

従来の自動車には、電動モータの駆動力を利用して可動部材を移動させるようにしたパワーシート、ウィンドレギュレータ等を備えたものがあり、さらに可動部材の位置を検出することにより可動部材を適宜制御するようにしたものもある。

例えばパワーシートにおいて、シートの位置を調節できる構成のものにあっては、乗員に適切なシートの位置は乗員の体格により異なることから、乗員の体格に応じて適切位置を記憶する着座位置記憶装置を備えている。この着座位置記憶装置には、モータの回転数に基づいて着座位置を記憶するものがあり、このものにおいては、磁石とホール素子をセンサとして、モータあるいはミッションに内蔵したり、モータの回転軸に後付けすることで、着座位置を記憶するのが一般的である。

一方、センサを取り付けることなくシートの位置を正確に記憶し、シートが所望の位置まで自動的に移動するようにモータを駆動するための直流モータのモータ回転パルス生成回路も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−０５８２７４号公報

上述した従来技術のうち前者の着座位置記憶装置は、生産数量が多い場合はコスト的に問題はないが、生産数量が少ないとパワーシートのコストアップを惹起するという問題がある。

また、特許文献１に記載の直流モータのモータ回転パルス生成回路は、モータの回転数に対応したリップルパルスを正確に得ることを目的として、パルス成形手段が出力するリップルパルスと信号出力手段が出力する信号との比と定常値とのずれに基づいてリップルパルスの補正を行っているが、パルス補正回路、リップルパルス成形回路、カウンタ回路等を必要とすることから、回路が冗長となり、処理コストが高くなるという問題がある。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、例えば自動車等において可動部材の駆動源として使用される直流モータの回転数を安価かつ確実に検出することができる直流モータの回転数検出方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、直流モータの回転数を検出する方法であって、直流モータのハウジングに磁場センサを取り付け、直流モータの回転による磁場変化を磁場センサにより検出し、磁場センサから出力されるパルス波形のパルス数をカウントすることにより直流モータの回転数を検出するようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記磁場センサから出力されるパルス波形のＯＮ期間とＯＦＦ期間が略等しいことを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、直流モータのハウジングに磁場センサを取り付ける前に、センサ基板を取り付けた所定の治具を使用してハウジングにおける磁場変化の最も大きい部位を探すようにしたことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、直流モータを回転させるとともに、センサ基板を取り付けた所定の治具を回転させながら磁場変化の最も大きい部位を探すようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、直流モータの磁場変化の大きい部位に磁場センサを取り付け、磁場センサから出力されるパルス波形のパルス数をカウントすることにより直流モータの回転数を検出するようにしたので、自動車等に既に取り付けられた直流モータに後付けして、その回転数を極めて安価で確実に検出することができる。

また、磁場センサはモータハウジングの外部に取り付ければよいので、モータの加工が不要となるばかりでなく、パワーシート等の着座位置記憶装置に適用しても、ミッションの加工はやはり不要である。

さらに、磁場センサは非接触のため、振動や騒音を惹起するおそれがない。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、直流モータＭの斜視図であり、図２はその断面図を示している。

図２に示されるように、直流モータＭは、アーマチュア軸２に一体的に形成されたロータ４と、ロータ４の周囲に所定の間隔を置いてＮ極とＳ極が対向した状態で配置された一対の永久磁石６，８と、アーマチュア軸２を回動自在に保持するとともに一対の永久磁石６，８が内面に取り付けられたハウジングとしてのヨーク１０とを備えている。

ヨーク１０は、その内部で発生する磁場が外部にできるだけ漏れないように製作されているが、磁場の漏れは完全にないわけではない。直流モータＭの回転中は磁場も回転しているが、本発明にかかる直流モータＭの回転数検出方法は、直流モータＭの外部に設けられた磁場センサによりヨーク１０から僅かに漏れる回転磁場を検出することで直流モータＭの回転数を検出するようにしている。

図２におけるＡ〜Ｅは磁場センサを取り付ける位置を示しており、図３の（ａ）〜（ｅ）は、磁場センサをＡ〜Ｅにそれぞれ取り付けて直流モータＭを駆動した場合の磁場センサのパルス出力を示している。

Ｎ極近傍の位置Ａに磁場センサを配置した場合、磁場の変化がなく、図３（ａ）に示されるように、例えば５Ｖの電圧が常時出力されることになり、位置Ａは磁場センサの取付位置としては不適当である。

また、Ｎ極の端部とＳ極の端部の中間部よりＮ極の端部側の位置Ｂに磁場センサを配置した場合、磁場の変化をある程度検知することができ、図３（ｂ）に示されるように、例えば５Ｖのパルス電圧が出力されるが、パルス幅が比較的小さく、位置Ｂは磁場センサの取付位置として最適とは言えない。

次に、Ｎ極の端部とＳ極の端部の中間部の位置Ｃに磁場センサを配置した場合、磁場の変化を確実に検知することができ、図３（ｃ）に示されるように、例えば５Ｖのパルス電圧が出力されるとともに、１周期におけるＯＮ期間とＯＦＦ期間が略等しく、位置Ｃは磁場センサの取付位置として最適である。

また、Ｎ極の端部とＳ極の端部の中間部よりＳ極の端部側の位置Ｄに磁場センサを配置した場合、位置Ｂと同様、磁場の変化をある程度検知することができ、図３（ｄ）に示されるように、例えば５Ｖのパルス電圧が出力されるが、パルス幅が比較的大きくて、ＯＦＦ期間が比較的短く、位置Ｄは磁場センサの取付位置として最適とは言えない。

さらに、Ｓ極近傍の位置Ｅに磁場センサを配置した場合、磁場の変化がなく、図３（ｅ）に示されるように、例えば５Ｖの電圧は全く出力されることがなく、位置Ｅは磁場センサの取付位置としては不適当である。

上述したように、直流モータＭは、Ｎ極とＳ極との中間部に回転磁場を容易に検出できる部位があり、本発明はこの知見に基づいてなされたものである。

図４乃至図６は、Ｎ極とＳ極の位置関係を予め把握した直流モータＭを示しており、図４乃至図６に示されるように、直流モータＭの回転中における磁場変化の大きい部位に磁場センサＳを取り付けている。ここで、磁場変化の大きい部位とは、上述したＮ極とＳ極との中間部ではあるが、磁場センサの取付位置は、ヨーク１０の略円形の外周部ではなく、その端面に対向する部位である。これは、ヨーク１０の外周部は磁場漏れが極めて少ないのに対し、その端面はある程度の磁場漏れが避けられないからである。

したがって、モータハウジング（ヨーク）１０における磁場変化の大きい端面（図１の位置Ｃ）に対向して、センサ基板１２と、ターミナル１４と、コネクタ１６とを備えた磁場センサＳを複数のねじ１８により取り付け、磁場センサＳが発生するパルス電圧を検出することにより直流モータＭの回転数を検出することができる。センサ基板１２には、フィルタ回路、増幅回路、比較回路等の回路がＩＣ化されており、センサ基板１２を含む磁場センサＳは公知なので、その説明は省略する。

次に、任意の直流モータＭに磁場センサＳを取り付ける場合、磁場センサＳを取り付ける最適位置（磁場変化の最も大きい部位）をまず探す必要があり、図７乃至図９を参照して磁場センサＳの最適取付位置の探索方法について、以下説明する。

図７乃至図９に示されるように、磁場センサ取付位置探索治具２０は、アーマチュア軸２を取り囲むモータハウジング１０を把持するためのチャック２２と、チャック２２の端部にチャック２２の軸心方向に突設された取付軸２４と、取付軸２４に一端が取り付けられチャック２２の軸心に対し直交する方向に延びる第１のアーム２６と、第１のアーム２６の他端部に摺動自在に取り付けられチャック２２の軸心に対し平行に延びる第２のアーム２８と、第２のアーム２８に摺動自在に取り付けられセンサ基板１２を保持するセンサ基板保持部材３０とを備えている。

上記構成の磁場センサ取付位置探索治具２０を使用して、直流モータＭにおける磁場センサＳの最適取付位置を探す場合、アーマチュア軸２の周囲のモータハウジング１０にチャック２２をまず取り付け、第２アーム２８を第１アーム２６に沿って摺動させてセンサ基板保持部材３０に保持されたセンサ基板１２と直流モータＭの軸心との離間距離を所定の距離に調整し、第２アーム２８に取り付けられた調整ノブ３２により第２アーム２８を固定する。その後、センサ基板保持部材３０を第２のアーム２８に沿って摺動させて直流モータＭの軸心方向のセンサ基板１２の位置を調整し、センサ基板保持部材３０に取り付けられた調整ノブ３４によりセンサ基板保持部材３０を固定する。

この状態で、直流モータＭを回転させるとともに第１のアーム２６をチャック２２の取付軸２４に対し徐々に回転させると、図３（ａ）〜（ｅ）に示されるような出力波形が得られるので、ＯＮ期間とＯＦＦ期間が略等しい図３（ｃ）のようなパルス出力が得られた位置を最適位置と判断し、この位置に磁場センサＳを図４乃至図６に示されるように固定すると、磁場センサＳの取り付けが完了する。

直流モータＭの回転数と磁場センサＳにより検出されるＯＮ期間の数とは所定の関係（１：２の関係）にあることから、直流モータＭの回転中に磁場センサＳの出力波形のＯＮ期間をカウントすることにより直流モータＭの回転数を容易に検出ことができる。

本発明にかかる直流モータの回転数検出方法によれば、自動車等に既に取り付けられた直流モータに磁場センサを後付けして直流モータの回転数を確実に検出することができるので、パワーシートやウィンドレギュレータ等における位置記憶装置等に有用である。

本発明にかかるモータ回転数検出機構が適用される直流モータの斜視図である。 図１における線II-IIに沿った断面図である。 磁場センサの取付位置を変えた場合の直流モータの回転中における磁場センサの出力波形であり、（ａ）はＮ極近傍に磁場センサを配置した場合を、（ｂ）はＮ極の端部とＳ極の端部の中間部よりＮ極の端部側に磁場センサを配置した場合を、（ｃ）はＮ極の端部とＳ極の端部の中間部に磁場センサを配置した場合を、（ｄ）はＮ極の端部とＳ極の端部の中間部よりＳ極の端部側に磁場センサを配置した場合を、（ｅ）はＳ極近傍に磁場センサを配置した場合を、それぞれ示している。 磁場変化の大きい部位に磁場センサを取り付けた直流モータの正面図である。 図４の直流モータの平面図である。 図４の直流モータの側面図である。 磁場センサ取付位置探索治具を取り付けた直流モータの部分断面正面図である。 図７に示される磁場センサ取付位置探索治具の平面図である。 図７の直流モータの側面図である。

符号の説明

２ アーマチュア軸、
４ ロータ、
６，８ 永久磁石、
１０ ヨーク、
１２ センサ基板、
１４ ターミナル、
１６ コネクタ、
１８ ねじ、
２０ 磁場センサ取付位置探索治具、
２２ チャック、
２４ 取付軸、
２６ 第１のアーム、
２８ 第２のアーム、
３０ センサ基板保持部材、
３２，３４ 調整ノブ、
Ｍ 直流モータ、
Ｓ 磁場センサ。

Claims (4)

1. 直流モータの回転数を検出する方法であって、
   直流モータのハウジングに磁場センサを取り付け、直流モータの回転による磁場変化を磁場センサにより検出し、磁場センサから出力されるパルス波形のパルス数をカウントすることにより直流モータの回転数を検出するようにしたことを特徴とする直流モータの回転数検出方法。
2. 前記磁場センサから出力されるパルス波形のＯＮ期間とＯＦＦ期間が略等しいことを特徴とする請求項１に記載の直流モータの回転数検出方法。
3. 直流モータのハウジングに磁場センサを取り付ける前に、センサ基板を取り付けた所定の治具を使用してハウジングにおける磁場変化の最も大きい部位を探すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の直流モータの回転数検出方法。
4. 直流モータを回転させるとともに、センサ基板を取り付けた所定の治具を回転させながら磁場変化の最も大きい部位を探すようにしたことを特徴とする請求項３に記載の直流モータの回転数検出方法。
   

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