JP2007252039A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの周上に等配された磁石による軸方向の漏れ磁束を利用することにより、多くの専用部品を必要とせずにロータの回転位置を検出することができ、部品点数の削減及び小型化要求に応え得るブラシレスモータを提供する。
【解決手段】回転周上に等配をなして複数の磁石20，20…が固設されたロータ２と、該ロータ２の回転軸４を支持する転がり軸受５，６とを備えるブラシレスモータにおいて、転がり軸受６及び回転軸４を軟磁性材料製とし、この転がり軸受６の外輪に一部を当接させた支持台８にロータ２の同側端面に対向するように磁気センサ７を固定支持し、ロータ２の周上の磁石20，20…による軸方向の漏れ磁束に応じた磁気センサ７の出力に基づいてロータ２の回転位置を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置において操舵補助用のモータとして用いられているブラシレスモータに関する。

ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を操舵機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータとしてブラシレスモータが広く用いられている。

ブラシレスモータは、外周面に複数の磁石が等配された円筒形のロータを軸回りでの回転自在にハウジングの内部に支持し、該ハウジングの内周面に固設されたステータの内側に臨ませた構成となっている。ステータは、周方向に等配をなして内向きに突設された複数のティースの夫々に巻線を巻回してなるステータコイルを備えており、これらのステータコイルへの通電制御によりハウジングの内部に回転磁界を発生させ、この回転磁界内に磁石を備える前記ロータに回転力を加える構成となっている。

このようなブラシレスモータにおいては、前記通電制御のためにロータの回転位置を検出する必要があり、この検出のための一手段として、ロータの回転軸に同軸的に嵌着された回転円板と、これの一面に対向するようにハウジングの一部に固設された磁気センサとを備える回転検出手段が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

磁気センサは、ホール素子等の磁気検知素子を用いてなり、この磁気センサに対向する回転円板の一面には、複数の磁石が周方向に等配されている。この構成により磁気センサの出力は、回転円板の対向面に等配された磁石の近接時に最大となる周期的な変化を示すこととなり、この出力の監視により、回転円板と共に回転するロータの回転位置を検出することができる。なお特許文献１に記載された発明においては、回転円板側の複数の磁石及びハウジング側の磁気センサをリング形のヨークに夫々取付け、各磁石と磁気センサとの間に磁気回路を形成して安定した出力が得られるように構成されている。
特開平６−３０３７５２号公報

以上の如く構成された回転検出手段においては、ロータの回転位置を確実に検出することができるが、複数の磁石を等配してなる回転円板、磁石及び磁気センサの取付けヨークが回転位置の検出のための専用部品として必要であり、部品点数の増加による製品コストの上昇を招来する上、ロータの回転軸上に回転円板の取付けスペースを確保する必要があり、これによりブラシレスモータの小型化が制限されるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ロータの周上に等配された磁石による軸方向の漏れ磁束を利用することにより、磁気センサ以外の専用部品を必要とすることなくロータの回転位置を検出することができ、部品点数の削減及び小型化要求に応え得るブラシレスモータを提供することを目的とする。

本発明の第１発明に係るブラシレスモータは、回転周上に等配をなして複数の磁石が固設されたロータと、該ロータの回転軸を支持する転がり軸受とを備えるブラシレスモータにおいて、前記転がり軸受及び回転軸を軟磁性材料製とし、前記磁石の夫々による軸方向の漏れ磁束により前記転がり軸受及び回転軸を含めた磁気回路を構成し、該磁気回路の中途に配された磁気センサと、該磁気センサの出力に基づいて前記ロータの回転位置を検出する手段とを備えることを特徴とする。

また本発明の第２発明に係るブラシレスモータは、前記転がり軸受の外輪に一部を当接させてあり、前記ロータとの対向面に前記磁気センサを支持する軟磁性材料製の支持台を備えることを特徴とする。

本発明の第１発明に係るブラシレスモータにおいては、ロータの回転軸及びこの回転軸を支持する軸受を軟磁性材料製とし、ロータに固設された複数の磁石の軸方向の漏れ磁束による磁気回路を形成して、この磁気回路の中途に磁気センサを配したから、この磁気センサにより、ロータに等配された磁石の接離に応じて周期的に変化する出力が得られ、この出力に基づいて専用部品を必要とせずにロータの回転位置を検出することができ、部品点数の削減及び小型化要求に応えることが可能となる。

また第２発明に係るブラシレスモータにおいては、磁気センサを軟磁性材料製の支持台に支持させ、この支持台の一部を転がり軸受の外輪に当接させてあるから、ロータの各磁石の軸方向の漏れ磁束が支持台に集中し、この支持台に当接する転がり軸受及び回転軸を通る磁気回路が強化され、支持台に支持された磁気センサの出力が安定し、この出力に基づく回転位置の検出を確実に行わせることができる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るブラシレスモータの構成を略示する縦断面図である。

図示の如く本発明に係るブラシレスモータは、円筒形をなすハウジング１の内部にロータ２とステータ３とを備えている。ロータ２は、高い透磁率を有する軟磁性材料製の円筒体であり、外周面に等配をなして固設された複数の磁石20，20…を備えている。ロータ２の軸心部には、回転軸４が同軸的に嵌着されており、ロータ２は、軸長方向の両側への回転軸４の突出部をハウジング１の両端壁10，11に夫々内嵌保持された転がり軸受５，６に支持させ、ハウジング１内にて同軸上にて回転自在に両持ち支持されている。なお回転軸４の一端は、同側の端壁10を貫通してハウジング１の外部に突出させてあり、ロータ２の回転を外部に取り出すための出力端40を構成している。

ステータ３は、珪素鋼板の薄板を軸方向に多数積層してなる円筒体であり、周方向に等配をなして内向きに突設された複数のティースの夫々に巻線を巻回してなるステータコイル30，30…を備える公知の構成を有しており、ロータ２の外側に整合するように軸長方向に位置決めされてハウジング１に内嵌固定されている。

このときステータ３に備えられた複数のステータコイル30，30…は、ロータ２の外周に固定された複数の磁石20，20…の回転周上にわずかなエアギャップを隔てて位置し、ロータ２は、ステータコイル30，30…の通電制御により内側に形成される回転磁界内に位置する各磁石20，20…への作用力により回転し、この回転力が回転軸４の一側の出力端40に取り出される。

以上の如きステータコイル30，30…の通電制御には、ロータ２の回転位置を検出する必要があり、本発明に係るブラシレスモータは、この回転位置の検出のために、ロータ２の一側端面に臨ませて配された磁気センサ７を備えている。

図２は、磁気センサ７の配設位置近傍の拡大図である。図示の如く、ロータ２の回転軸４の一側を支持する転がり軸受６は、ハウジング１の同側端壁11の軸心部に設けた軸受孔12に内嵌保持されており、この軸受孔12と転がり軸受６との嵌合部には、周方向の一か所に支持台８が取付けてあり、磁気センサ７は、この支持台８に固定支持されている。

支持台８は、Ｌ字形に屈曲成形された軟磁性材料製の部材であり、軸受孔12と転がり軸受６との嵌合部に一辺を嵌挿して両者間に挾持させ、ハウジング１の内側に位置する他辺を径方向外側に向けて取付けてある。磁気センサ７は、このように取付けられた支持台８の他辺に固定支持され、図示の如く、ロータ２の外周に等配された磁石20，20…の回転周上に軸長方向の一側から近接対向させてある。

このように磁気センサ７の支持台８は、軟磁性材料製であり、前述した取付けにより転がり軸受６の外輪に密に当接している。ここで、転がり軸受６と、これの内輪に嵌着された回転軸４とが軟磁性材料製である場合、ロータ２外周の磁石20からの軸方向の漏れ磁束により、共に軟磁性材料からなる支持台８、転がり軸受６及び回転軸４を経てロータ２に戻る磁気回路が図２中に破線により示す如く形成されることとなり、磁気センサ７は、この磁気回路の中途に配設されたこととなる。

ロータ２が回転した場合、これの外周に等配された複数の磁石20，20…が磁気センサ７との対向位置を順次通過し、磁気センサ７を通過する磁束は、各磁石20，20…との通過時に強くなり、各磁石20，20…間にて弱くなる変化を示し、磁気センサ７の出力は、このような磁束の強弱に応じて変化するから、この出力に基づいてロータ２の回転位置を検出することができる。

ここで磁気センサ７は、支持台８、転がり軸受６及び回転軸４により形成される磁気回路中に位置するから、ロータ２の回転に応じた磁束の強弱、及びこの強弱に感応する磁気センサ７の出力変化は安定して生じ、正確な回転位置の検出が可能となる。なお、前述した磁気回路の形成のためには、転がり軸受６と回転軸４とを軟磁性材料製とする必要があるが、これらは一般的に鉄系材料製であり、特殊な転がり軸受６及び回転軸４を用いない限り前述した磁気回路を形成することができる。

このように本発明に係るブラシレスモータにおいては、ロータ２の回転軸４を支持する転がり軸受６の外輪に軟磁性材料製の支持台８の一部を当接させ、この支持台８に磁気センサ７を固定支持するという簡素な構成により、ロータ２の回転位置を、該ロータ２に固設された磁石20，20…からの漏れ磁束を利用して検出することができ、部品点数の削減及び小型化要求に応えることが可能となる。

なお磁気センサ７の支持台８は、図示の形状に限らず、転がり軸受６の外輪との当接部とロータ２の一端面への対向部とを備える適宜の形状を採用することが可能である。

本発明に係るブラシレスモータの構成を略示する縦断面図である。 磁気センサの配設位置近傍の拡大図である。

符号の説明

１ ハウジング、２ ロータ、３ ステータ、４ 回転軸、５ 転がり軸受、
６ 転がり軸受、７ 磁気センサ、８ 支持台、20 磁石

Claims (2)

1. 回転周上に等配をなして複数の磁石が固設されたロータと、該ロータの回転軸を支持する転がり軸受とを備えるブラシレスモータにおいて、
   前記転がり軸受及び回転軸を軟磁性材料製とし、前記磁石の夫々による軸方向の漏れ磁束により前記転がり軸受及び回転軸を含めた磁気回路を構成し、該磁気回路の中途に配された磁気センサと、該磁気センサの出力に基づいて前記ロータの回転位置を検出する手段とを備えることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記転がり軸受の外輪に一部を当接させてあり、前記ロータとの対向面に前記磁気センサを支持する軟磁性材料製の支持台を備える請求項１記載のブラシレスモータ。

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