JP2016226121A - モータ用センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ用センサ30は、モータ部10の回転を検出するためにシャフト19に取り付けられ、シャフト19から異なる長さで放射状に突出する複数の棒状部33〜35を有する被検出板31と、シャフト19とともに回転する複数の棒状部33〜35の軌道に対して設けられ、棒状部33〜35が通過する際に波形が変化する信号を出力するホール素子42と、ホール素子42を保持する可動式のカバー部材37と、を有する。
【選択図】図4
Description
このため、磁気センサによる回転の検出信号を異なる波形へ変更しようとする場合、永久磁石の配置および個数並びに磁気センサの配置および個数を1から設計し直さなければならない。モータの回転検出要求毎に、永久磁石および磁気センサの配置および個数を設計しなければならない。
図3に示すように、モータ部10は、ハウジング11、ステータ15、ロータ18、を有する。
ステータ15は、たとえば、筒ケース12の内側に固定されるステータコア16と、ステータコア16に巻き付けられる巻線と、を有する。ステータ15の巻線に通電することにより、ステータコア16の内側に磁界が発生する。
ロータ18は、たとえば円柱形状の長尺なシャフト19と、シャフト19を挿入して固定される円柱形状の永久磁石コア20と、を有する。シャフト19の両端は、円柱形状の永久磁石コア20の両側へ突出し、一対のベアリング部材17を介して前エンドキャップ13および後エンドキャップ14の中心孔に挿入した状態で軸支される。これにより、ロータ18は、ステータコア16の内側において回転可能に軸支される。
また、ロータ18のシャフト19の両端は、前エンドキャップ13より前側へ突出し、後エンドキャップ14より後側へ突出する。前エンドキャップ13の前側へ突出する部分は出力軸として機能する。後エンドキャップ14の後側へ突出する部分はセンサ部30により検出される検出軸として機能する。
このようなモータ部10では、ステータ15の巻線に通電することにより、ステータ15の磁界がロータ18の永久磁石コア20に作用し、ステータ15とロータ18との間で電磁気的な吸引および反発作用を生じ、ステータ15の内側でロータ18およびシャフト19が回転することができる。
円環部32の中心孔には、後エンドキャップ14から突出するシャフト19が挿入される。
最も長い第1棒状部33と第2棒状部34とは、円環部32から反対方向へ突出する。第3棒状部35は、第1棒状部33と第2棒状部34との間の位置から突出する。第3棒状部35は、第2棒状部34と同じ長さである。第1棒状部33は、第2棒状部34および第3棒状部35より長い。
そして、第1棒状部33、第2棒状部34および第3棒状部35は、被検出板31がシャフト19に取り付けられることにより、それぞれの長さに応じた回転半径の軌道でシャフト19とともに回転する。図4および図5において、シャフト19とともに回転する第1棒状部33の軌道と、第2棒状部34および第3棒状部35の軌道とは、二点鎖線で図示されている。
このように電磁鋼板による被検出板31に対して円環形状の永久磁石36を組み合わせることにより、これらの質量を円柱形状のシャフト19の中心またはその近くに集めることができ、シャフト19を回転駆動する際の回転負荷となる被検出板31および永久磁石36の回転モーメントを小さく抑えることができる。
これに対して、仮にたとえば第1棒状部33、第2棒状部34および第3棒状部35の各々に対応する複数の棒状の永久磁石を設けた場合には、棒状の永久磁石を回転するシャフト19に対して固定するための強固な固定構造を必要とし、かつ、棒状の永久磁石を回転させる回転モーメントも必要となるため、回転モーメントが大きくなり易い。
カバー部材37は、樹脂材料または金属材料から形成され、縦長の背面部38と、その周縁に立設される側面部39と、側面部39から左右両側へ突出して形成される一対の取付部40と、を有する。
そして、カバー部材37の左右両側の一対の取付部40には、上下方向に長い長穴形状の一対のスリット41が形成される。カバー部材37は、この一対の取付部40が後エンドキャップ14の後側にねじ止めされることにより、後エンドキャップ14の後側に重ねてモータ部10に直接固定される。ネジを緩めることで、カバー部材37は上下方向へ可動できる。カバー部材37は、カバー部材37に対してシャフト19から上方向へ離れるように上下方向へ可動するように取り付けられる。
カバー部材37は、図4に示すようにスリット41の上端にネジが当たるようにカバー部材37を最も下げた状態(以下、最下位置という。)から、図5に示すようにカバー部材37のスリット41の下端にネジが当たるようにカバー部材37を最も上げた状態(以下、最上位置という。)までの範囲で上下に可動することができる。また、最下位置または最上位置でねじ止めすることにより、それらの位置に固定することができる。
そして、ホール素子42は、基板43の下端に取り付けられる。基板43は、カバー部材37の内側面においてシャフト19より上側の位置に取り付けられる。基板43の上端には、ホール素子42に給電するとともにホール素子42の信号を出力するコネクタ44が取り付けられる。これにより、ホール素子42は、カバー部材37とともに上下動でき、シャフト19に対する距離が変化するように設けられる。
図6および図7において横軸は時間であり、縦軸はホール素子42の出力電圧である。
また、ホール素子42は、第2棒状部34および第3棒状部35の軌道よりシャフト19の回転軸寄りの最下位置となる。
そして、シャフト19とともに被検出板31が回転すると、第1棒状部33、第2棒状部34および第3棒状部35は、最下位置のホール素子42の前を通過する。
この場合、ホール素子42に作用する磁界が棒状部の通過により変化し、図6に示すように、ホール素子42は、シャフト19が1回転する間に波形がパルス状または逆パルス状に三回変化する信号を出力できる。
また、ホール素子42は、第1棒状部33の軌道と、第2棒状部34および第3棒状部35の軌道との間の最上位置となる。
そして、シャフト19とともに被検出板31が回転すると、最も長い第1棒状部33のみが、最上位置のホール素子42の前を通過する。第2棒状部34および第3棒状部35は、ホール素子42から下側に離れて通過する。
この場合、ホール素子42に作用する磁界が棒状部の通過により変化し、図7に示すように、ホール素子42は、シャフト19が1回転する間に波形がパルス状または逆パルス状に一回変化する信号を出力できる。
この他にもたとえば、被検出板31の複数の棒状部の先端に永久磁石36を設け、この永久磁石36の回転を電磁気的にホール素子42により検出してもよい。
また、被検出板31の複数の棒状部の回転を、発光素子および受光素子による光学センサにより光学的に検出してもよい。
この他にもたとえば被検出板31は、二個の棒状部を備えても、四個以上の棒状部を有してもよい。
また、各棒状部は、直線形状でなくてもよい。
被検出板31の複数の棒状部の形状の組み合わせを工夫することにより、シャフト19が一回転する間にホール素子42から出力される信号におけるパルス状の波形変化の組み合わせを容易に変更することができる。
この他にもたとえば、この3個の棒状部は、互いの長さがすべて異なっていてもよい。この場合、更にたとえばカバー部材37のスリット41の中央部分にネジが位置するようにカバー部材37を最下位置と最上位置との間の中間位置に位置決めすることにより、3個の棒状部の中の長い2個についてのみホール素子42の前を通過させることができる。そして、ホール素子42は、シャフト19が1回転する間に波形がパルス状または逆パルス状に二回変化する信号を出力できる。
この他にもたとえばカバー部材37は、左右方向へ可動しても、回転するように可動してもよい。
いずれにしてもカバー部材37がその位置を変えることにより、カバー部材37に取り付けられるホール素子42とシャフト19との距離を変化させることができればよい。ただし、本実施形態のようにシャフト19から一方向へ接離するように可動するように設けることにより、最も長い第1棒状部33の検出タイミングを可動位置によらずに複数の設定位置に共通している原点タイミングとすることができる。
10…モータ部(モータ)
11…ハウジング
12…筒ケース
13…前エンドキャップ
14…後エンドキャップ
15…ステータ
16…ステータコア
17…ベアリング部材
18…ロータ
19…シャフト(回転軸)
20…永久磁石コア
30…センサ部(モータ用センサ)
31…被検出板
32…円環部
33…第1棒状部
34…第2棒状部
35…第3棒状部
36…永久磁石
37…カバー部材(可動部材)
38…背面部
39…側面部
40…取付部
41…スリット
42…ホール素子(検出部材)
43…基板
44…コネクタ
Claims (4)
- モータの回転を検出するために前記モータの回転軸に取り付けられ、前記回転軸から異なる長さで放射状に突出する複数の棒状部を有する被検出板と、
前記回転軸とともに回転する複数の前記棒状部の軌道に対して設けられ、前記棒状部が通過する際に波形が変化する信号を出力する検出部材と、
前記検出部材を保持する可動部材と、
を有する、
モータ用センサ。 - 前記被検出板は、電磁鋼板で形成され、
前記回転軸には、前記被検出板と重ねて円環形状の永久磁石が取り付けられ、
前記検出部材は、前記被検出板の前記棒状部の通過を磁気的に検出するホール素子である、
請求項1記載のモータ用センサ。 - 前記可動部材は、前記モータのハウジングに対して取り付けられて前記被検出板を覆うカバー部材である、
請求項1または2記載のモータ用センサ。 - 前記可動部材は、長穴形状のスリットを有して前記ハウジングにねじ止めされる、
請求項3記載のモータ用センサ。
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