JP2017135792A - motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータに関する。 The present invention relates to a motor.
ロータと、ロータの一部位と対向するプリント基板とを備えるモータが有る。特許文献1には、穴を有するプリント基板と、この穴に組み込まれたホールセンサとを備えるモータが開示されている。
There is a motor including a rotor and a printed circuit board facing a portion of the rotor.
ところで、モータの小型化が要求されている。特許文献1に開示されるモータでは、永久磁石とホールセンサとの間においてクリアランスを必要とする等、小型化の余地が有った。
Incidentally, miniaturization of the motor is required. The motor disclosed in
本発明に係るモータは、小型化を図ることができるものとする。 The motor according to the present invention can be reduced in size.
本発明に係るモータは、
ステータコアと、ロータフレームと、ホールセンサ素子と、基板を備えるモータであって、
前記ステータコアは、前記ロータフレームと対向する主面を備え、
前記基板が、前記ステータコアの前記主面上に設けられており、
前記ホールセンサ素子が、前記基板の主面上に設けられている。
このような構成によれば、ステータコアとロータフレームとの間のスペースにホールセンサ素子を配置するため、スペースを節約することができる。そのため、軸方向に薄型化を図り、小型化することができる。
The motor according to the present invention is
A motor including a stator core, a rotor frame, a Hall sensor element, and a substrate,
The stator core includes a main surface facing the rotor frame,
The substrate is provided on the main surface of the stator core;
The Hall sensor element is provided on the main surface of the substrate.
According to such a configuration, since the Hall sensor element is disposed in the space between the stator core and the rotor frame, the space can be saved. Therefore, it is possible to reduce the thickness by reducing the thickness in the axial direction.
本発明に係るモータは、小型化を図ることができる。 The motor according to the present invention can be reduced in size.
(実施の形態1)
図1を参照して実施の形態1に係るモータについて説明する。図1は、実施の形態1に係るモータの断面図である。
(Embodiment 1)
The motor according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of the motor according to the first embodiment.
図1に示すように、モータ10は、ステータ1と、ロータ2と、ホールセンサ3とを含む。
As shown in FIG. 1, the
ステータ1は、シャフト1aと、ベアリング1bと、駆動回路基板1cと、ステータコア1dと、コイル1eとを含む。シャフト1aは、ベアリング1bを介して、駆動回路基板1cに回転可能に挿入されている。シャフト1aは、駆動回路基板1cの主面から突き出ており、ステータコア1dは、例えば、積層した複数枚の電磁鋼板からなり、この電磁鋼板は、シャフト1aの軸方向(ここでは、Z軸方向)から視ると、シャフト1aを中心とする円板部(図示略)と、この円板部から放射状に延びる複数の棒状部(図示略)とを有する形状を有する。ステータコア1dは、シャフト1aに軸受(図示略)を介して支持されており、シャフト1aにおける駆動回路基板1c側の根元から先端までの中途に位置する。コイル1eは導電性を有する材料からなる線、例えば、銅線を巻き回すことによって形成される。複数のコイル1eは、例えば、ステータコア1dにおいてシャフト1aから所定の距離を空けた箇所に配置されており、シャフト1aを中心として点対称に配置されてもよい。複数のコイル1eは、電源(図示略)に供給されており、必要に応じて、ロータ2を回転させるための電流を供給される。電流を供給されると、複数のコイル1eは磁場を発生させる。ロータ2の回転に応じて、電流の大きさ、タイミング等を適宜変更してもよい。
なお、駆動回路基板1cの代わりに、フレームを利用してもよい。
A frame may be used in place of the
ロータ2は、ロータフレーム本体2aと、ロータフレーム側壁部2bと、永久磁石2cとを含む。ロータフレーム本体2aは、例えば、円板であり、その中心は、シャフト1aの先端において回転可能に支持されている。ロータフレーム本体2aは、ステータ1に対して相対的に回転することができる。ロータフレーム側壁部2bは、例えば、ロータフレーム本体2aの周縁に沿って、駆動回路基板1c側に延びるように形成されている円筒状壁部である。永久磁石2cは、ロータフレーム側壁部2bの内壁面に、複数設置されている。
ホールセンサ3は、基板3aと、ホールセンサ素子3bと、磁石3cとを含む。
基板3aは、ステータコア1dの主面に設けられ、ロータフレーム本体2aと対向している。基板3aは、シャフト1aから所定の間隔を空けた位置に位置し、シャフト1aから基板3aまでの間隔は、シャフト1aからコイル1eまでの間隔よりも短い。基板3aは、コイル1eよりも、ロータフレーム本体2aの内径側に存在する。
ホールセンサ素子3bは、基板3aの主面に設けられ、ロータフレーム本体2aと対向する主面に設けられている。ホールセンサ素子3bは、基板3aの主面上において、シャフト1aから所定の間隔を空けて配置されている。
磁石3cは、ロータフレーム本体2aにおいて、ステータコア1dと対向する主面に設けられている。磁石3cは、ロータフレーム本体2a上において、シャフト1aから所定の間隔を空けて配置されている。磁石3cとシャフト1aとの間隔は、ホールセンサ素子3bとシャフト1aとの間隔と同じであるとよい。ロータ2が所定の角度になるまで回転すると、磁石3cは、ホールセンサ素子3bと対向する。このとき、磁石3cがホールセンサ素子3b近傍の磁界に影響を与えるため、ホールセンサ素子3bは、その磁界の変化を検出することができる。
The
The
The
ここで、モータ10を駆動させるための電流を、コイル1eに供給する。すると、コイル1eに磁界が発生し、発生した磁界が永久磁石2cに作用し、永久磁石2cが所定の方向に移動するような力を与えられる。これらによって、ロータ2がシャフト1aを中心としてステータ1に対して回転する。モータ10は、ブラシレスDC(直流)モータの形式であるとよい。
Here, a current for driving the
以上、実施の形態1に係るモータによれば、ステータコア1dにおいてロータフレーム本体2aと対向する主面に設けられている基板3aに、ホールセンサ素子3bを設けている。したがって、ステータコア1dとロータフレーム本体2aとの間のスペースにホールセンサ素子3bを配置するため、スペースを節約することができる。そのため、実施の形態1に係るモータは、小型化することができ、特に、軸方向に薄型化を図ることができる。
As described above, in the motor according to the first embodiment, the
(実施の形態2)
図2を参照して実施の形態2に係るモータについて説明する。図2は、実施の形態2に係るモータの断面図である。実施の形態2に係るモータは、磁気遮蔽板を含むところを除いて、実施の形態1に係るモータと共通する構成を有する。共通する構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
(Embodiment 2)
A motor according to
図2に示すように、モータ20は、ステータ1と、ロータ2と、ホールセンサ23とをふくむ。ホールセンサ23は、基板3aと、ホールセンサ素子3bと、磁石3cと、磁気遮蔽板3dを含む。磁気遮蔽板3dは、磁気を遮蔽する機能を有する板状体であればよく、このような板状体として、例えば、板金が挙げられる。磁気遮蔽板3dは、基板3aの周囲を囲むように、ステータコア1dに設置されている。磁気遮蔽板3dが、基板3aとその外部との間において磁気を遮蔽するため、ホールセンサ素子3bは、コイル1e及び永久磁石2c等による磁気の影響を抑制したまま、ホールセンサ素子3b近傍の磁界を検出できる。そのため、ホールセンサ素子3bは、磁石3cによる磁界の変化を精度良く検出することができる。
As shown in FIG. 2, the
以上、実施の形態2に係るモータによれば、実施の形態1に係るモータと同様に、ステータコア1dとロータフレーム本体2aとの間のスペースにホールセンサ素子3bを配置するため、スペースを節約することができる。そのため、実施の形態2に係るモータは、小型化することができ、特に軸方向に薄型化を図ることができる。
As described above, according to the motor according to the second embodiment, the
さらに、実施の形態2に係るモータによれば、磁気遮蔽板3dが、基板3aとその外部との間において磁気を遮蔽するため、ホールセンサ素子3bは、磁石3cによる磁界の変化を精度良く検出することができる。
Furthermore, according to the motor according to the second embodiment, since the
(実施の形態3)
図3を参照して実施の形態3に係るモータについて説明する。図3は、実施の形態3に係るモータの断面図である。実施の形態3に係るモータは、ホールセンサを除いて、実施の形態1に係るモータと共通する構成を有する。共通する構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
(Embodiment 3)
A motor according to
図3に示すように、モータ30は、ステータ1と、ロータ2と、ホールセンサ33とを含む。ホールセンサ33は、基板33aと、ホールセンサ素子33bと、磁石33cと、磁気遮蔽板33dとを含む。
As shown in FIG. 3, the
基板33aは、ステータコア1dにおいて、ロータフレーム本体2aと対向する主面に設けられている。基板33aは、コイル1eからステータコア1dの外周縁までの間に位置する。基板33aは、コイル1eよりも、ロータフレーム本体2aの外径側に存在する。
The
ホールセンサ素子33bは、基板33aにおいて、ロータフレーム本体2aと対向する主面に設けられている。ホールセンサ素子33bは、基板33a上において、シャフト1aから所定の間隔を空けて配置されている。
The
磁石33cは、ロータフレーム本体2aにおけるステータコア1dと対向する主面に設けられている。磁石33cは、ロータフレーム本体2a上において、シャフト1aから所定の間隔を空けて配置されている。磁石33cとシャフト1aとの間隔は、ホールセンサ素子23bとシャフト1aとの間隔と同じであるとよい。
The
磁気遮蔽板33dは、磁気を遮蔽する、又は、磁気の通過を抑制する機能を有する板状体であればよく、例えば、板金である。磁気遮蔽板33dは、基板33aの周囲を囲むように、ステータコア1dに設置されている。磁気遮蔽板33dが、基板33aとその外部との間において磁気を遮蔽するため、ホールセンサ素子33bは、コイル1e等による磁気の影響を抑制したまま、ホールセンサ素子33b近傍の磁界を検出できる。そのため、ホールセンサ素子33bは、磁石33cによる磁界の変化を精度良く検出することができる。
The
ここで、ロータ2が所定の角度まで回転すると、磁石33cは、ホールセンサ素子33bと対向する。このとき、磁石33cがホールセンサ素子33b近傍の磁界に影響を与えるため、ホールセンサ素子33bは、その磁界の変化を検出することができる。
ホールセンサ素子33b及び磁石33cの位置がステータコア1dの外周縁に近くなるほど、ロータ2の回転角度の差異に基づくホールセンサ素子33bと磁石33cとの距離が大きくなる。そのため、ホールセンサ素子33bによる検出精度がより良好である。
Here, when the
The closer the positions of the
以上、実施の形態3に係るモータによれば、実施の形態1に係るモータと同様に、ステータコア1dとロータフレーム本体2aとの間のスペースにホールセンサ33を配置するため、スペースを節約することができる。そのため、実施の形態3に係るモータは、小型化することができ、軸方向に薄型化を図ることができる。
As described above, according to the motor according to the third embodiment, the
さらに、実施の形態3に係るモータによれば、磁気遮蔽板33dが、基板33aとその外部との間において磁気を遮蔽しているため、ホールセンサ素子33bは、磁石33cによる磁界の変化を精度良く検出することができる。また、実施の形態3に係るモータによれば、実施の形態1に係るモータと比較して、ホールセンサ素子33b及び磁石33cの位置がステータコア1dの外周縁に近く、ロータ2の回転角度の差異に基づくホールセンサ素子33bと磁石33cとの距離が大きい。そのため、ホールセンサ素子33bによる検出精度がより良好である。
Furthermore, according to the motor according to the third embodiment, since the
(実施の形態4)
図4を参照して実施の形態4に係るモータについて説明する。図4は、実施の形態4に係るモータの断面図である。実施の形態4に係るモータは、配線と、孔を有するステータコアとを含むところを除いて、実施の形態2に係るモータと共通する構成を有する。共通する構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
(Embodiment 4)
A motor according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the motor according to the fourth embodiment. The motor according to the fourth embodiment has the same configuration as that of the motor according to the second embodiment, except that it includes wiring and a stator core having a hole. Description of common configurations will be omitted, and different configurations will be described.
図4に示すように、モータ40は、ステータ41と、ロータ2と、ホールセンサ23とを含む。ステータ41は、シャフト1aと、ベアリング1bと、駆動回路基板1cと、ステータコア41dと、コイル1eと、配線41hとを含む。
As shown in FIG. 4, the motor 40 includes a
ステータコア41dは、例えば、積層した電磁鋼板からなる円板であり、シャフト1aにおける駆動回路基板1c側の根元から先端までの間に支持されている。ステータコア41dは、配線通過孔1fと、バランス用孔1gとを含む。ステータコア41dは、例えば、積層した複数枚の電磁鋼板からなり、この電磁鋼板は、シャフト1aの軸方向(ここでは、Z軸方向)から視ると、シャフト1aを中心とする円板部(図示略)と、この円板部から放射状に延びる複数の棒状部(図示略)とを有する形状を有する。ステータコア41dは、シャフト1aに軸受(図示略)を介して支持されており、シャフト1aにおける駆動回路基板1c側の根元から先端までの間に位置する。
The
配線41hは、ホールセンサ3の基板3aと、駆動回路基板1cとを電気的に接続する。配線41hは、ホールセンサ3の基板3aから、配線通過孔1fを通過して、駆動回路基板1cに到達するように、配置される。配線41hは、ホールセンサ3の基板3aから、駆動回路基板1cに、電気信号を導く。
ロータ2が回転するときにおいてバランスが取れるように、配線通過孔1fの数及び位置に応じて、バランス用孔1gを形成するとよい。配線通過孔1fと、バランス用孔1gとの合計数は、少なくとも4つであり、モータ40の極数に応じて適宜変更するとよい。
配線通過孔1fは、配線41hを通過させるものの、基板3aとステータコア1dとがホールセンサ素子3bから遮蔽し得るため、モータ40の磁気回路に影響を与えることを抑制する。
The
It is preferable to form the
Although the
以上、実施の形態4に係るモータによれば、実施の形態2に係るモータと同様に、ステータコア41dとロータフレーム本体2aとの間のスペースにホールセンサ素子3bを配置するため、スペースを節約することができる。そのため、実施の形態4に係るモータは、小型化することができ、軸方向に薄型化を図ることができる。
As described above, according to the motor according to the fourth embodiment, the
さらに、実施の形態4に係るモータによれば、配線通過孔1fは、配線41hを通過させるものの、基板3aとステータコア41dとがホールセンサ素子3bから遮蔽し得るため、モータ40の磁気回路に影響を与えることを抑制する。その結果、ホールセンサ素子3bは、磁石3cによる磁界の変化を精度良く検出することができる。
Furthermore, according to the motor according to the fourth embodiment, although the
上記した実施の形態1〜4に係るモータは、小型化、特に軸方向において薄型化することができるため、特にウェアラブルロボットに搭載させる好適である。ウェアラブルロボットの小型化、及び、小型化に伴う軽量化を図ることができるからである。また、ウェアラブルロボットとして、例えば、歩行利用ロボットが挙げられる。 Since the motors according to the first to fourth embodiments described above can be reduced in size, particularly in the axial direction, they are particularly suitable for mounting on wearable robots. This is because the wearable robot can be reduced in size and can be reduced in weight as the size is reduced. An example of a wearable robot is a walking robot.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、モータ10、20、30、40において、コイル1e、永久磁石2c等の各構成要素の数、位置、サイズ、形状等は、希望するモータの方式に応じて、適宜変更してよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the
10、20、30、40 モータ
1、41 ステータ 1d、41d ステータコア
2 ロータ
3、23、33 ホールセンサ
3a、33a 基板
3b、23b、33b ホールセンサ素子
10, 20, 30, 40
Claims (1)
前記ステータコアは、前記ロータフレームと対向する主面を備え、
前記基板が、前記ステータコアの前記主面上に設けられており、
前記ホールセンサ素子が、前記基板の主面上に設けられているモータ。 A motor including a stator core, a rotor frame, a Hall sensor element, and a substrate,
The stator core includes a main surface facing the rotor frame,
The substrate is provided on the main surface of the stator core;
A motor in which the Hall sensor element is provided on a main surface of the substrate.
Priority Applications (1)
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2016
- 2016-01-26 JP JP2016012038A patent/JP2017135792A/en active Pending
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