JP2018042350A - Brushless motor - Google Patents

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Hiroyuki Suzuki
博之 鈴木
中町 浩司
Koji Nakamachi
浩司 中町
牧野 孝
Takashi Makino
孝 牧野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brushless motor capable of detecting a rotational position of a rotor with high accuracy.SOLUTION: A sensor magnet 40 is configured so that an opposed surface 41 to an MR sensor becomes a convex curved surface from both-side pole boundary parts 40a to a pole center part 40b, and so that an axial thickness becomes thicker as it goes from the pole boundary parts 40a to the pole center part 40b. The sensor magnet is configured so as to have such magnetic characteristics that a magnetic field intensity becomes stronger in a convex curved shape as it goes from both-side pole boundary parts 40a to the pole center part 40b while achieving uniform magnetization in a circumferential direction.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、ブラシレスモータに関するものである。   The present invention relates to a brushless motor.

従来、ロータの回転位置等を検出するための磁気センサを有するブラシレスモータが知られている(例えば特許文献1の第13図参照)。
このようなブラシレスモータは、ロータと一体回転するセンサマグネットと、回転に伴うセンサマグネットの磁界変化に対応する信号を制御回路に出力する磁気センサとを備え、ロータの回転位置の検出に基づいて回転駆動が行われる。
Conventionally, a brushless motor having a magnetic sensor for detecting the rotational position of a rotor is known (see, for example, FIG. 13 of Patent Document 1).
Such a brushless motor includes a sensor magnet that rotates integrally with the rotor, and a magnetic sensor that outputs a signal corresponding to a change in the magnetic field of the sensor magnet accompanying the rotation to the control circuit, and rotates based on detection of the rotational position of the rotor. Driving is performed.

特開2014−81052号公報JP 2014-81052 A

ところで、センサマグネットは、例えば周方向において極性が異なるように交互に着磁されており、磁気センサは、回転に伴うセンサマグネットの磁界変化に対応するsin波状又はcos波状に近似した信号を制御回路に出力する。制御回路は、磁気センサから出力された信号によってロータの回転位置を検出する。   By the way, the sensor magnet is alternately magnetized so as to have different polarities in the circumferential direction, for example, and the magnetic sensor controls a signal approximating a sin wave shape or a cosine wave shape corresponding to a change in the magnetic field of the sensor magnet with rotation. Output to. The control circuit detects the rotational position of the rotor based on a signal output from the magnetic sensor.

しかしながら、センサマグネットの周方向の磁界変化が理想的な波状からずれる程、磁気センサから制御回路に出力されるsin波状又はcos波状の信号に生じる歪みが大きくなる。この信号の歪みが大きい程、ロータの回転位置の検出精度の低下を招くため、改善が望まれる。   However, as the change in the magnetic field in the circumferential direction of the sensor magnet deviates from an ideal wave shape, the distortion generated in the sin wave or cos wave signal output from the magnetic sensor to the control circuit increases. The greater the distortion of this signal, the lower the detection accuracy of the rotational position of the rotor, so improvement is desired.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ロータの回転位置を高精度に検出することができるブラシレスモータを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a brushless motor capable of detecting the rotational position of the rotor with high accuracy.

上記課題を解決するブラシレスモータは、軸方向に磁化され、周方向で極性が交互に切り替わるように円環状に構成されたセンサマグネットと、前記センサマグネットの軸方向一方側の周面と対向配置され、ロータと一体回転する前記センサマグネットの磁界変化に応じた波状の信号を出力する磁気センサと、を備え、前記磁気センサによる前記ロータの回転位置の検出に基づいて回転駆動が行われるブラシレスモータであって、前記センサマグネットは、両側の極境界部から極中央部にかけて凸曲線的に磁界強さが強くなる磁気特性を有している。   A brushless motor that solves the above-mentioned problems is arranged oppositely to a sensor magnet that is magnetized in the axial direction and configured in an annular shape so that the polarity is alternately switched in the circumferential direction, and the circumferential surface on one side in the axial direction of the sensor magnet. A magnetic sensor that outputs a wave-like signal corresponding to a change in the magnetic field of the sensor magnet that rotates integrally with the rotor, and is a brushless motor that is driven to rotate based on detection of the rotational position of the rotor by the magnetic sensor. The sensor magnet has a magnetic characteristic in which the magnetic field strength increases in a convex curve from the pole boundary part on both sides to the pole center part.

この構成によれば、センサマグネットは、両側の極境界部から極中央部にかけて凸曲線的に磁界強さが強くなる磁気特性を有するため、磁気センサが受けるセンサマグネットの磁界変化は、sin波状又はcos波状に近似する変化となる。これにより、磁気センサでの磁束密度の歪みが低減され(図7参照)、出力する信号の歪みも低減される。その結果、ロータの回転位置を高精度に検出することができる。   According to this configuration, the sensor magnet has a magnetic characteristic in which the magnetic field strength increases in a convex curve from the pole boundary on both sides to the center of the pole. The change approximates a cos wave shape. Thereby, the distortion of the magnetic flux density in the magnetic sensor is reduced (see FIG. 7), and the distortion of the output signal is also reduced. As a result, the rotational position of the rotor can be detected with high accuracy.

上記ブラシレスモータにおいて、前記センサマグネットは、前記磁気センサとの対向面が両側の前記極境界部から前記極中央部にかけて凸曲面をなし、軸方向の厚さを前記極境界部から前記極中央部にかけて厚くして、前記凸曲線的な磁界強さの磁気特性となるように構成されていることが好ましい。   In the brushless motor, the sensor magnet has a convex curved surface facing the magnetic sensor from the pole boundary part on both sides to the pole center part, and an axial thickness from the pole boundary part to the pole center part. It is preferable that the thickness is increased so that the magnetic characteristics of the convex magnetic field strength are obtained.

この構成によれば、センサマグネットは、磁気センサとの対向面が両側の極境界部から極中央部にかけて凸曲面とし、軸方向の厚さを極境界部から極中央部にかけて厚くすることで、周方向に一様な着磁としても凸曲線的な磁界強さの磁気特性とすることができる。つまり、センサマグネットに対する着磁が容易な方法にて実現可能である。   According to this configuration, the sensor magnet has a convex curved surface from the pole boundary on both sides to the pole center, and the axial thickness increases from the pole boundary to the pole center, Even with uniform magnetization in the circumferential direction, it is possible to obtain a magnetic characteristic of a convex magnetic field strength. That is, the sensor magnet can be realized by a method that is easy to magnetize.

上記ブラシレスモータにおいて、前記センサマグネットは、前記磁気センサとの対向面が両側の前記極境界部から前記極中央部にかけて平坦面をなし、軸方向の厚さを前記極境界部から前記極中央部にかけて一定として、前記凸曲線的な磁界強さの磁気特性となるような着磁がなされて構成されていることが好ましい。   In the brushless motor, the sensor magnet has a flat surface facing the magnetic sensor from the pole boundary part on both sides to the pole center part, and an axial thickness from the pole boundary part to the pole center part. It is preferable that the magnetic field is magnetized so as to have a magnetic characteristic of the convex magnetic field strength.

この構成によれば、センサマグネットは、磁気センサとの対向面が両側の極境界部から極中央部にかけて平坦面とし、軸方向の厚さを極境界部から極中央部にかけて一定とする一方で、凸曲線的な磁界強さの磁気特性となるような着磁がなされる。つまり、センサマグネットを周方向で一定の厚さの単純な形状にて実現可能である。   According to this configuration, the surface facing the magnetic sensor is a flat surface from the pole boundary on both sides to the pole center, and the thickness in the axial direction is constant from the pole boundary to the pole center. Magnetization is performed so that the magnetic characteristics have a convex curve magnetic field strength. That is, the sensor magnet can be realized in a simple shape with a constant thickness in the circumferential direction.

本発明のブラシレスモータによれば、ロータの回転位置を高精度に検出することができる。   According to the brushless motor of the present invention, the rotational position of the rotor can be detected with high accuracy.

実施形態のブラシレスモータの断面図。Sectional drawing of the brushless motor of embodiment. 同形態のブラシレスモータの平面図。The top view of the brushless motor of the same form. 同形態のエンドフレーム及びその周辺部材を取り付けた状態の斜視図。The perspective view of the state which attached the end frame and its peripheral member of the same form. 同形態のエンドフレームから周辺部材を外した状態を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the state which removed the peripheral member from the end frame of the same form. 同形態のセンサマグネットの斜視図。The perspective view of the sensor magnet of the same form. (a)は同形態のセンサマグネットの側面側から見た模式図、(b)はセンサマグネットと磁気センサとの距離を示すグラフ、(c)はセンサマグネットの磁界変化を示すグラフ。(A) is the schematic diagram seen from the side surface side of the sensor magnet of the same form, (b) is a graph which shows the distance of a sensor magnet and a magnetic sensor, (c) is a graph which shows the magnetic field change of a sensor magnet. センサマグネットの対向面の凹凸比と磁束密度の歪み率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the uneven | corrugated ratio of the opposing surface of a sensor magnet, and the distortion rate of magnetic flux density. 別例のセンサマグネットの側面側から見た模式図。The schematic diagram seen from the side of the sensor magnet of another example.

以下、ブラシレスモータの一実施形態について説明する。本実施形態のブラシレスモータは、例えば車両エンジンの燃費向上の一貫として圧縮比を可変とするエンジンの制御用モータとして用いられるものである。   Hereinafter, an embodiment of the brushless motor will be described. The brushless motor according to the present embodiment is used as a motor for controlling an engine in which the compression ratio is variable, for example, in order to improve the fuel efficiency of a vehicle engine.

図1に示すように、本実施形態のブラシレスモータ10のモータケース11は、略有底筒状に形成されたヨークハウジング12と、ヨークハウジング12の開口部を閉塞するエンドフレーム13と、エンドフレーム13の開口部13aを覆うカバー部材14とを有する。   As shown in FIG. 1, the motor case 11 of the brushless motor 10 of this embodiment includes a yoke housing 12 formed in a substantially bottomed cylindrical shape, an end frame 13 that closes an opening of the yoke housing 12, and an end frame. And a cover member 14 covering the 13 openings 13a.

ヨークハウジング12の内周面には、ステータ20が固定されている。ステータ20は、径方向内側に延びる複数のティース21を有するステータコア22を有する。
図1、図2に示すように、ステータコア22の各ティース21は、周方向略等間隔に設けられ、各ティース21にはインシュレータ23を介してU相、V相、W相の巻線24が集中巻にて巻回されている。
A stator 20 is fixed to the inner peripheral surface of the yoke housing 12. The stator 20 has a stator core 22 having a plurality of teeth 21 extending radially inward.
As shown in FIGS. 1 and 2, the teeth 21 of the stator core 22 are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction, and U-phase, V-phase, and W-phase windings 24 are provided on the teeth 21 via insulators 23. It is wound in a concentrated volume.

図1に示すように、ステータ20の内側には、回転軸25に固着されて同回転軸25とともに一体回転するロータ30が設けられている。回転軸25は、例えば非磁性部材で構成され、ヨークハウジング12の底部略中央に設けた軸受収容部12aに固定された軸受26及びエンドフレーム13の略中央に設けた軸受収容部13bに固定された軸受27にて、モータケース11に対して回転可能に支持されている。回転軸25の先端部には、駆動伝達部材28が取り付けられる。   As shown in FIG. 1, a rotor 30 is provided inside the stator 20 so as to be fixed to the rotary shaft 25 and rotate integrally with the rotary shaft 25. The rotary shaft 25 is made of, for example, a non-magnetic member, and is fixed to a bearing 26 fixed to a bearing receiving portion 12a provided at a substantially central portion of the bottom of the yoke housing 12 and a bearing receiving portion 13b provided to a substantially central portion of the end frame 13. The bearing 27 is rotatably supported with respect to the motor case 11. A drive transmission member 28 is attached to the tip of the rotary shaft 25.

図2に示すように、ロータ30は、ロータコア31と、ロータコア31の外周面において周方向に磁極が交互となるように設けられたロータマグネット32とを有する所謂SPM(Surface Permanent Magnet)型のロータである。本実施形態のロータマグネット32は、径方向外側がN極となるように着磁されたN極マグネット32aと、径方向外側がS極となるように着磁されたS極マグネット32bとが個別に分かれており、それらの各マグネット32a,32bを極性が異なるように周方向に交互に配置して構成される。本実施形態のロータ30は、磁極が8極(4極対)で構成されている。   As shown in FIG. 2, the rotor 30 is a so-called SPM (Surface Permanent Magnet) type rotor having a rotor core 31 and a rotor magnet 32 provided so that magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the rotor core 31. It is. In the rotor magnet 32 of the present embodiment, an N-pole magnet 32a that is magnetized so that the radially outer side becomes N pole, and an S-pole magnet 32b that is magnetized so that the radially outer side becomes S pole are individually provided. The magnets 32a and 32b are alternately arranged in the circumferential direction so as to have different polarities. The rotor 30 of the present embodiment is configured with eight poles (four pole pairs).

図1に示すように、ロータ30のロータコア31は、円環板状の第1及び第2コアシート33,37をそれぞれ複数有する。
図1及び図2に示すように、第1コアシート33は、回転軸25を挿通するための貫通孔34aが設けられる第1環状部34と、第1環状部34から径方向に延出する複数の延出部35と、延出部35の外側に位置する略円環状の第2環状部36(図1参照)とを有する。第2コアシート37は、第1コアシート33の第2環状部36と略同形状の環状をなすよう構成される。
As shown in FIG. 1, the rotor core 31 of the rotor 30 includes a plurality of first and second core sheets 33 and 37 each having an annular plate shape.
As shown in FIGS. 1 and 2, the first core sheet 33 extends in the radial direction from the first annular portion 34 provided with a through hole 34 a for inserting the rotation shaft 25, and the first annular portion 34. A plurality of extending portions 35 and a substantially annular second annular portion 36 (see FIG. 1) located outside the extending portions 35 are included. The second core sheet 37 is configured to have an annular shape that is substantially the same shape as the second annular portion 36 of the first core sheet 33.

そして、ロータコア31は、第1コアシート33がヨークハウジング12の底部側(図1において右側)に複数積層され、第2コアシート37がエンドフレーム13側(図1において左側)に複数積層されて構成される。このとき、第2コアシート37は第1コアシート33の第2環状部36と略同形状に構成されるため、ロータコア31において第2コアシート37を積層することで第2コアシート37の貫通孔37aが連続することによってロータコア31に凹部31aが形成される。   In the rotor core 31, a plurality of first core sheets 33 are stacked on the bottom side (right side in FIG. 1) of the yoke housing 12, and a plurality of second core sheets 37 are stacked on the end frame 13 side (left side in FIG. 1). Composed. At this time, since the second core sheet 37 is configured in substantially the same shape as the second annular portion 36 of the first core sheet 33, the second core sheet 37 penetrates the second core sheet 37 by laminating the second core sheet 37 in the rotor core 31. A recess 31a is formed in the rotor core 31 by the continuous holes 37a.

凹部31a内には、エンドフレーム13の軸受収容部13bの一部が軸受27の一部とともに配置される。これにより、凹部31aを設けない場合と比較して、軸受27及び軸受収容部13bが軸方向においてロータ30側(ヨークハウジング12の底部側)にオフセットされることとなる。   A part of the bearing housing part 13 b of the end frame 13 is disposed together with a part of the bearing 27 in the recess 31 a. Thereby, compared with the case where the recessed part 31a is not provided, the bearing 27 and the bearing accommodating part 13b will be offset to the rotor 30 side (bottom part side of the yoke housing 12) in the axial direction.

また、ロータコア31における第2コアシート37側(図1において左側でエンドフレーム13側)の軸方向端面には、マグネット固定部材38を介してセンサマグネット40が固定されている。なお、本実施形態では、センサマグネット40が固着されるマグネット固定部材38は、ロータコア31の第1及び第2コアシート33,37とともにそれぞれに設けられた貫通孔にカシメピン39を挿入してかしめることによって、ロータコア31に一体的に組み付けられている。   A sensor magnet 40 is fixed to an axial end surface of the rotor core 31 on the second core sheet 37 side (on the left side in FIG. 1 and on the end frame 13 side) via a magnet fixing member 38. In this embodiment, the magnet fixing member 38 to which the sensor magnet 40 is fixed is caulked by inserting caulking pins 39 into through holes provided in the rotor core 31 together with the first and second core sheets 33 and 37, respectively. Thus, the rotor core 31 is integrally assembled.

図5に示すように、円環状をなすセンサマグネット40は、軸方向に磁化され、N極・S極が周方向に交互に構成されている。ここで、極性が周方向に切り替わる部分を極境界部40aとし、極境界部40a間の中間に位置するN極又はS極の中央部分を極中央部40bとする。なお、本実施形態のセンサマグネット40は、ロータマグネット32と同様、磁極が8極(4極対)で構成されている。   As shown in FIG. 5, the annular sensor magnet 40 is magnetized in the axial direction, and N poles and S poles are alternately configured in the circumferential direction. Here, a portion where the polarity is switched in the circumferential direction is defined as a pole boundary portion 40a, and a central portion of the N or S pole located in the middle between the pole boundary portions 40a is defined as a pole center portion 40b. In addition, the sensor magnet 40 of this embodiment is comprised by 8 poles (4 pole pairs) like the rotor magnet 32. FIG.

また、図6(a)に示すように、センサマグネット40の軸方向一方側(エンドフレーム13側)の周面、すなわち後述のMRセンサ62との対向面41は、両側の極境界部40aから極中央部40bに向けて凸曲面となるように構成されている。センサマグネット40は、軸方向の厚さが極境界部40aから極中央部40bにかけて次第に厚くなるように形成されている。   Further, as shown in FIG. 6A, the circumferential surface on one side (end frame 13 side) in the axial direction of the sensor magnet 40, that is, the facing surface 41 with the MR sensor 62 described later, is from the pole boundary portions 40a on both sides. It is comprised so that it may become a convex curve toward the pole center part 40b. The sensor magnet 40 is formed such that the axial thickness gradually increases from the pole boundary portion 40a to the pole center portion 40b.

なお、センサマグネット40の極中央部40bの厚さをH1、極境界部40aの厚さをH2とすると、本実施形態のセンサマグネット40は、極境界部40aの厚さH2が極中央部40bの厚さH1の例えば85%に設定されている。また、本実施形態のセンサマグネット40は、対向面41を凹凸形状とする一方で、極境界部40a及び極中央部40bといった周方向位置に関係なく一様な着磁がなされている。   If the thickness of the pole center portion 40b of the sensor magnet 40 is H1, and the thickness of the pole boundary portion 40a is H2, the sensor magnet 40 of this embodiment has a thickness H2 of the pole boundary portion 40a of the pole center portion 40b. For example, the thickness H1 is set to 85%. In addition, the sensor magnet 40 of the present embodiment has a concavity and convexity on the opposing surface 41, and is uniformly magnetized regardless of the circumferential position such as the pole boundary portion 40a and the pole center portion 40b.

このようなセンサマグネット40は、ロータマグネット32に対して電気角で90度周方向にずれるようになっている(図2参照)。なお、上述したように、センサマグネット40及びロータマグネット32の極数は8極であるため、センサマグネット40とロータマグネット32とは機械角で22.5度周方向にずれるようになっている。   Such a sensor magnet 40 is shifted in the circumferential direction by 90 degrees in electrical angle with respect to the rotor magnet 32 (see FIG. 2). As described above, since the number of poles of the sensor magnet 40 and the rotor magnet 32 is eight, the sensor magnet 40 and the rotor magnet 32 are shifted in the circumferential direction by 22.5 degrees in terms of mechanical angle.

次に、エンドフレーム13及びこの周囲の詳細構成を説明する。
図3及び図4に示すように、本実施形態のモータ10のエンドフレーム13には、上記センサマグネット40と軸方向において対向するようにMRセンサ62を有する回路基板60が取り付けられるとともに、ステータ20及び回路基板60に電力を供給するためのコネクタ70が取り付けられている。
Next, the end frame 13 and the detailed configuration around it will be described.
As shown in FIGS. 3 and 4, a circuit board 60 having an MR sensor 62 is attached to the end frame 13 of the motor 10 of the present embodiment so as to face the sensor magnet 40 in the axial direction, and the stator 20. A connector 70 for supplying power to the circuit board 60 is attached.

図3に示すように、回路基板60は、エンドフレーム13及び回路基板60のそれぞれに形成された取付孔51,61にねじ80を螺入することによって、エンドフレーム13の内側面(センサマグネット40との対向面)に取り付けられている。図1及び図3に示すように、回路基板60には、複数(本実施形態では3つ)のMRセンサ62が設けられている。   As shown in FIG. 3, the circuit board 60 is screwed into mounting holes 51 and 61 formed in the end frame 13 and the circuit board 60, respectively, so that the inner surface of the end frame 13 (sensor magnet 40. It is attached to the opposite surface. As shown in FIGS. 1 and 3, the circuit board 60 is provided with a plurality (three in this embodiment) of MR sensors 62.

MRセンサ62は、磁気抵抗効果素子を用いたセンサであり、磁界変化(磁束量変化)に応じて出力する信号が異なるようになっている。本実施形態では、センサマグネット40が周方向において極性が異なるように交互に着磁されているため、MRセンサ62からは波状の信号を出力する。   The MR sensor 62 is a sensor using a magnetoresistive effect element, and outputs different signals according to a magnetic field change (magnetic flux amount change). In the present embodiment, since the sensor magnet 40 is alternately magnetized so as to have different polarities in the circumferential direction, a wave-like signal is output from the MR sensor 62.

ここで、本実施形態のセンサマグネット40は、図6(a)を用い上記したように、極境界部40aから極中央部40bに向けて次第に凸の湾曲面をなしている。すなわち、MRセンサ62は、センサマグネット40の極中央部40bと近接、極境界部40aと離間し、センサマグネット40の対向面41の湾曲形状に倣った図6(b)に示すような曲線的な間隔変化となり、MRセンサ62が受けるセンサマグネット40の磁界変化は、図6(c)に示すようなsin波状(又はcos波状)に近似する。   Here, as described above with reference to FIG. 6A, the sensor magnet 40 of the present embodiment has a gradually convex curved surface from the pole boundary portion 40a toward the pole center portion 40b. That is, the MR sensor 62 is close to the pole center portion 40b of the sensor magnet 40, is separated from the pole boundary portion 40a, and has a curvilinear shape as shown in FIG. 6B, which follows the curved shape of the facing surface 41 of the sensor magnet 40. Therefore, the magnetic field change of the sensor magnet 40 received by the MR sensor 62 approximates a sin wave shape (or a cosine wave shape) as shown in FIG.

また、図7から明らかなように、MRセンサ62が検出する軸方向の磁束密度の高調波成分は、対向面41が一平面のもの(H2/H1の比率が100%)の場合と比較して、湾曲形状の対向面41とした本実施形態のセンサマグネット40では、磁束密度の歪み率が小さく抑えられる。このため、MRセンサ62が制御回路に出力する信号の歪みも低減され、MRセンサ62からの出力信号は、sin波状又はcos波状に近似する信号となっている。   Further, as apparent from FIG. 7, the harmonic component of the axial magnetic flux density detected by the MR sensor 62 is compared with the case where the opposing surface 41 is a single plane (H2 / H1 ratio is 100%). Thus, in the sensor magnet 40 of the present embodiment having the curved opposing surface 41, the distortion rate of the magnetic flux density can be kept small. For this reason, distortion of the signal output from the MR sensor 62 to the control circuit is also reduced, and the output signal from the MR sensor 62 is a signal that approximates a sin wave shape or a cosine wave shape.

なお、図7に示すように、極境界部40aの厚さH2と極中央部40bの厚さH1との比率(凹凸比率)H2/H1は、その比率を小さくする程、すなわち極中央部40bと極境界部40aとの差を相対的に大きくする程、MRセンサ62が検出する磁束密度の歪み率は小さくなる。センサマグネット40の構造(強度)や発現する磁界強さ、製造し易さ等を考慮して、センサマグネット40の極境界部40aの厚さH2と極中央部40bの厚さH1との比率H2/H1は決定される。   As shown in FIG. 7, the ratio (concave / convex ratio) H2 / H1 between the thickness H2 of the pole boundary portion 40a and the thickness H1 of the pole center portion 40b decreases as the ratio decreases, that is, the pole center portion 40b. As the difference between the magnetic field and the pole boundary 40a is relatively increased, the distortion rate of the magnetic flux density detected by the MR sensor 62 is reduced. In consideration of the structure (strength) of the sensor magnet 40, the strength of the generated magnetic field, the ease of manufacture, etc., the ratio H2 of the thickness H2 of the pole boundary 40a and the thickness H1 of the pole center 40b of the sensor magnet 40 / H1 is determined.

そして、MRセンサ62からの出力信号は、回路基板60上に設けられた制御回路(図示略)に出力される。制御回路は、MRセンサ62から出力された信号によって、ブラシレスモータ10の回転駆動を行うためのロータ30の回転位置を検出する。MRセンサ62からの出力信号はsin波状又はcos波状に近似する信号となっていることから、制御回路はロータ30の回転位置を精度良く検出することが可能である。なお、本実施形態では、磁気センサとしてMRセンサ62を採用しているが、リニアホールICを用いることもできる。   An output signal from the MR sensor 62 is output to a control circuit (not shown) provided on the circuit board 60. The control circuit detects the rotational position of the rotor 30 for rotationally driving the brushless motor 10 based on the signal output from the MR sensor 62. Since the output signal from the MR sensor 62 is a signal that approximates a sin wave shape or a cosine wave shape, the control circuit can detect the rotational position of the rotor 30 with high accuracy. In the present embodiment, the MR sensor 62 is used as the magnetic sensor, but a linear Hall IC can also be used.

また、回路基板60には、後述のコネクタ70の信号用ターミナル73が嵌挿される複数(本実施形態では5つ)のスルーホール63が1列に形成されている。スルーホール63の列の両端には、コネクタ70(信号用ターミナル73)に対して回路基板60を位置決めする位置決め孔64が形成されている。   In addition, a plurality of (five in the present embodiment) through holes 63 into which signal terminals 73 of connectors 70 described later are fitted are formed in the circuit board 60 in one row. Positioning holes 64 for positioning the circuit board 60 with respect to the connector 70 (signal terminal 73) are formed at both ends of the row of through holes 63.

図1に示すように、コネクタ70は、エンドフレーム13の外側面(回路基板60を取り付ける面とは反対側面)に取り付けられている。コネクタ70は、モータ10の外部に露出するコネクタ部70aと、コネクタ部70aから内側に延出する内側延出部70bと、コネクタ部70a及び内側延出部70bに跨って配置されるターミナル71とを有する。コネクタ部70aには、図示しない給電用の外部コネクタが接続される。   As shown in FIG. 1, the connector 70 is attached to the outer side surface of the end frame 13 (the side surface opposite to the surface to which the circuit board 60 is attached). The connector 70 includes a connector part 70a exposed to the outside of the motor 10, an inner extension part 70b extending inward from the connector part 70a, and a terminal 71 disposed across the connector part 70a and the inner extension part 70b. Have An external connector for power supply (not shown) is connected to the connector portion 70a.

ターミナル71は、ステータ20の巻線24に外部から電力供給を行うための給電用ターミナル72と、回路基板60と外部との間で信号の授受を行うための信号用ターミナル73とを備える。本実施形態では、給電用ターミナル72は3本、信号用ターミナル73は5本設けられている。   The terminal 71 includes a power supply terminal 72 for supplying power to the winding 24 of the stator 20 from the outside, and a signal terminal 73 for transferring signals between the circuit board 60 and the outside. In the present embodiment, three power supply terminals 72 and five signal terminals 73 are provided.

給電用ターミナル72の先端部は、巻線24の端末部と接続するための接続部72aを有している。この給電用ターミナル72の接続部72aと対応するエンドフレーム13の部位には、接続部72aをエンドフレーム13より軸方向内側(巻線24側)に臨ませる第1貫通孔52が形成されている。   The distal end portion of the power supply terminal 72 has a connection portion 72 a for connecting to the terminal portion of the winding 24. A first through hole 52 is formed at a portion of the end frame 13 corresponding to the connection portion 72a of the power supply terminal 72 so that the connection portion 72a faces the inner side in the axial direction (winding 24 side) from the end frame 13. .

信号用ターミナル73は、コネクタ部70a及び内側延出部70bに沿うように配置されている。信号用ターミナル73の内側延出部70b側の先端部73aは、軸方向(エンドフレーム13側)に屈曲されるとともに、1列に配列されている。この信号用ターミナル73の先端部73aと対応するエンドフレーム13の部位には、先端部73aをエンドフレーム13より軸方向内側(回路基板60側)に臨ませる第2貫通孔53が形成されている。   The signal terminal 73 is disposed along the connector part 70a and the inner extension part 70b. The distal end portion 73a on the inner extension portion 70b side of the signal terminal 73 is bent in the axial direction (end frame 13 side) and arranged in one row. A second through-hole 53 is formed in a portion of the end frame 13 corresponding to the distal end portion 73a of the signal terminal 73 so that the distal end portion 73a faces the inner side in the axial direction (circuit board 60 side) from the end frame 13. .

また、内側延出部70bの先端部における信号用ターミナル73の列の両端には、エンドフレーム13及び回路基板60に対してコネクタ70を位置決めする位置決めピン74が、信号用ターミナル73の先端部73aの屈曲方向と同方向に延出している。この位置決めピン74と対応するエンドフレーム13の部位には位置決め孔54が形成され、更に回路基板60には位置決め孔64が形成されている。   Positioning pins 74 for positioning the connector 70 with respect to the end frame 13 and the circuit board 60 are provided at both ends of the row of the signal terminals 73 at the distal end portion of the inner extending portion 70b. It extends in the same direction as the bending direction. A positioning hole 54 is formed in the part of the end frame 13 corresponding to the positioning pin 74, and a positioning hole 64 is further formed in the circuit board 60.

そして、エンドフレーム13を介在しての回路基板60とコネクタ70との位置決めは、コネクタ70の位置決めピン74をエンドフレーム13の位置決め孔54に嵌挿させ、回路基板60の位置決め孔64に嵌挿させることで行われる。このコネクタ70と回路基板60との位置決めにより、コネクタ70の信号用ターミナル73は、エンドフレーム13の第2貫通孔53を介して、回路基板60のスルーホール63にスムーズに嵌挿される。   Then, the positioning of the circuit board 60 and the connector 70 through the end frame 13 is performed by inserting the positioning pins 74 of the connector 70 into the positioning holes 54 of the end frame 13 and inserting into the positioning holes 64 of the circuit board 60. Is done. By positioning the connector 70 and the circuit board 60, the signal terminal 73 of the connector 70 is smoothly inserted into the through hole 63 of the circuit board 60 through the second through hole 53 of the end frame 13.

また、コネクタ70がエンドフレーム13に取り付けられると、エンドフレーム13の第1貫通孔52内にステータ20の巻線24の端末部が位置し、巻線24の端末部と給電用ターミナル72の接続部72aとの接続が図られる。そして、エンドフレーム13には、第1及び第2貫通孔52,53とコネクタ70の内側延出部70bとを覆うように、カバー部材14が取着されている。このようにエンドフレーム13周りが構成されている。   When the connector 70 is attached to the end frame 13, the terminal portion of the winding 24 of the stator 20 is positioned in the first through hole 52 of the end frame 13, and the connection between the terminal portion of the winding 24 and the power supply terminal 72 is connected. Connection with the part 72a is achieved. A cover member 14 is attached to the end frame 13 so as to cover the first and second through holes 52 and 53 and the inner extending portion 70 b of the connector 70. Thus, the periphery of the end frame 13 is configured.

次に、本実施形態の効果を記載する。
(1)センサマグネット40は、MRセンサ62との対向面41が両側の極境界部40aから極中央部40bにかけて凸曲面をなし、軸方向の厚さが極境界部40aから極中央部40bにかけて厚く構成される。つまり、センサマグネット40は、周方向に一様な着磁としながらも、両側の極境界部40aから極中央部40bにかけて凸曲線的に磁界強さが強くなる磁気特性を有する。そのため、MRセンサ62が受けるセンサマグネット40の磁界変化はsin波状又はcos波状に近似する変化となり、MRセンサ62での磁束密度の歪みは低減される(図7参照)。その結果、制御回路に出力するMRセンサ62からのsin波状又はcos波状の信号の歪みも低減され、ロータ30の回転位置を高精度に検出することができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
(1) In the sensor magnet 40, the surface 41 facing the MR sensor 62 has a convex curved surface from the pole boundary part 40a on both sides to the pole center part 40b, and the axial thickness extends from the pole boundary part 40a to the pole center part 40b. Constructed thick. That is, the sensor magnet 40 has a magnetic characteristic in which the magnetic field strength increases in a convex curve from the pole boundary portion 40a on both sides to the pole center portion 40b while being uniformly magnetized in the circumferential direction. Therefore, the magnetic field change of the sensor magnet 40 received by the MR sensor 62 is a change that approximates a sin wave shape or a cos wave shape, and the distortion of the magnetic flux density in the MR sensor 62 is reduced (see FIG. 7). As a result, distortion of a sin wave-like or cos wave-like signal from the MR sensor 62 output to the control circuit is also reduced, and the rotational position of the rotor 30 can be detected with high accuracy.

(2)センサマグネット40の対向面41を凸曲面に形成するといった容易な方法で、MRセンサ62が出力する信号の歪みを低減することができる。
(3)コネクタ70(内側延出部70b)に形成された位置決めピン74及び回路基板60に形成された位置決め孔64によって、コネクタ70と回路基板60とが位置決めされるため、コネクタ70の信号用ターミナル73(先端部73a)と回路基板60のスルーホール63との位置精度が向上する。これにより、信号用ターミナル73の先端部73aをスルーホール63に容易に嵌挿させることができる。
(2) The distortion of the signal output from the MR sensor 62 can be reduced by an easy method such as forming the opposing surface 41 of the sensor magnet 40 into a convex curved surface.
(3) Since the connector 70 and the circuit board 60 are positioned by the positioning pins 74 formed in the connector 70 (inner extending portion 70b) and the positioning holes 64 formed in the circuit board 60, the signal for the connector 70 is used. The positional accuracy between the terminal 73 (tip portion 73a) and the through hole 63 of the circuit board 60 is improved. Thereby, the front-end | tip part 73a of the signal terminal 73 can be easily inserted in the through hole 63. FIG.

(4)エンドフレーム13に形成された位置決め孔54にコネクタ70(内側延出部70b)の位置決めピン74が嵌挿され、その位置決めピン74が回路基板60の位置決め孔64に嵌挿されることによって、エンドフレーム13と回路基板60のMRセンサ62とが位置決めされる。これにより、MRセンサ62によるロータ30の回転位置の検出精度向上に寄与することができる。   (4) By positioning the positioning pin 74 of the connector 70 (inner extending portion 70b) into the positioning hole 54 formed in the end frame 13, the positioning pin 74 is inserted into the positioning hole 64 of the circuit board 60. The end frame 13 and the MR sensor 62 of the circuit board 60 are positioned. As a result, the MR sensor 62 can contribute to improving the detection accuracy of the rotational position of the rotor 30.

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、センサマグネット40において極境界部40aの厚さH2と極中央部40bの厚さH1との比率H2/H1を85%に設定したが、比率H2/H1はこれ限定されず、適宜変更してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the ratio H2 / H1 between the thickness H2 of the pole boundary portion 40a and the thickness H1 of the pole center portion 40b is set to 85% in the sensor magnet 40, but the ratio H2 / H1 is not limited to this. , May be changed as appropriate.

・上記実施形態では、センサマグネット40は、MRセンサ62との対向面41を凸曲面とする等して、両側の極境界部40aから極中央部40bにかけて凸曲線的に磁界強さが強くなる磁気特性としていた。これに対し、例えば図8に示すように、MRセンサ62との対向面41を平坦面とし、軸方向の厚さが周方向に一定のセンサマグネット45に対して、極境界部40aから極中央部40bにかけて凸曲線的な磁界強さの磁気特性となるような着磁がなされる。このようにしても上記実施形態と同様に、MRセンサ62が出力する信号の歪みを低減することができ、ロータ30の回転位置の検出精度向上が図れる。またこの態様では、センサマグネット45を周方向で一定の厚さの単純な形状にて実現可能である。   In the above embodiment, the sensor magnet 40 has a magnetic field strength that is convexly curved from the pole boundary portion 40a on both sides to the pole center portion 40b, for example, by making the surface 41 facing the MR sensor 62 a convex curved surface. It had magnetic properties. On the other hand, for example, as shown in FIG. 8, the surface 41 facing the MR sensor 62 is a flat surface, and the sensor magnet 45 having a constant axial thickness in the circumferential direction is positioned from the pole boundary 40 a to the pole center. The portion 40b is magnetized so as to have a magnetic characteristic of a convex magnetic field strength. Even in this case, similarly to the above embodiment, the distortion of the signal output from the MR sensor 62 can be reduced, and the detection accuracy of the rotational position of the rotor 30 can be improved. In this aspect, the sensor magnet 45 can be realized in a simple shape having a constant thickness in the circumferential direction.

・上記実施形態では、センサマグネット40の極数は8極(4極対)であったが、その極数は適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、MRセンサ62(磁気センサ)を3個設ける構成としたが、その数は適宜変更してもよい。
In the above embodiment, the number of poles of the sensor magnet 40 is eight (four pole pairs), but the number of poles may be changed as appropriate.
In the above embodiment, three MR sensors 62 (magnetic sensors) are provided, but the number may be changed as appropriate.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)ロータ及びステータを収容する有底筒状のヨークハウジングと、前記ヨークハウジングの開口部を覆うエンドフレームと、前記ロータと一体回転するセンサマグネットの磁界変化に応じて信号を出力する磁気センサを有する回路基板と、前記ステータの巻線及び前記回路基板と電気的に接続されるターミナルを有するコネクタとを備え、前記回路基板及び前記コネクタには、互いに位置決めする位置決め部が設けられていることを特徴とするブラシレスモータ。
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and another example will be added below.
(A) A magnetic sensor that outputs a signal in response to a magnetic field change of a sensor magnet that rotates integrally with the rotor, an end frame that covers the opening of the yoke housing, and a bottomed cylindrical yoke housing that houses the rotor and stator. And a connector having a terminal that is electrically connected to the winding of the stator and the circuit board, and the circuit board and the connector are provided with positioning portions that position each other. Brushless motor characterized by

(ロ)上記(イ)に記載のブラシレスモータにおいて、前記位置決め部は、前記エンドフレームに対しても前記回路基板の位置決めを図るものであることを特徴とするブラシレスモータ。   (B) The brushless motor according to (a), wherein the positioning portion is intended to position the circuit board with respect to the end frame.

30…ロータ、40,45…センサマグネット、40a…極境界部、40b…極中央部、41…対向面、62…MRセンサ(磁気センサ)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Rotor, 40, 45 ... Sensor magnet, 40a ... Polar boundary part, 40b ... Polar center part, 41 ... Opposite surface, 62 ... MR sensor (magnetic sensor).

Claims (3)

軸方向に磁化され、周方向で極性が交互に切り替わるように円環状に構成されたセンサマグネットと、
前記センサマグネットの軸方向一方側の周面と対向配置され、ロータと一体回転する前記センサマグネットの磁界変化に応じた波状の信号を出力する磁気センサと、を備え、
前記磁気センサによる前記ロータの回転位置の検出に基づいて回転駆動が行われるブラシレスモータであって、
前記センサマグネットは、両側の極境界部から極中央部にかけて凸曲線的に磁界強さが強くなる磁気特性を有していることを特徴とするブラシレスモータ。
A sensor magnet which is magnetized in the axial direction and configured in an annular shape so that the polarity is alternately switched in the circumferential direction;
A magnetic sensor that is disposed opposite to the circumferential surface on one side in the axial direction of the sensor magnet and that outputs a wave-like signal corresponding to a change in the magnetic field of the sensor magnet that rotates integrally with the rotor;
A brushless motor that is driven to rotate based on detection of the rotational position of the rotor by the magnetic sensor,
The sensor magnet has a magnetic characteristic in which the magnetic field strength increases in a convex curve from the pole boundary portion on both sides to the pole center portion.
請求項1に記載のブラシレスモータにおいて、
前記センサマグネットは、前記磁気センサとの対向面が両側の前記極境界部から前記極中央部にかけて凸曲面をなし、軸方向の厚さを前記極境界部から前記極中央部にかけて厚くして、前記凸曲線的な磁界強さの磁気特性となるように構成されていることを特徴とするブラシレスモータ。
The brushless motor according to claim 1,
The sensor magnet has a convex curved surface facing the magnetic sensor from the pole boundary part on both sides to the pole center part, and the thickness in the axial direction is increased from the pole boundary part to the pole center part, A brushless motor, wherein the brushless motor is configured to have magnetic characteristics of the convex curve magnetic field strength.
請求項1に記載のブラシレスモータにおいて、
前記センサマグネットは、前記磁気センサとの対向面が両側の前記極境界部から前記極中央部にかけて平坦面をなし、軸方向の厚さを前記極境界部から前記極中央部にかけて一定として、前記凸曲線的な磁界強さの磁気特性となるような着磁がなされて構成されていることを特徴とするブラシレスモータ。
The brushless motor according to claim 1,
The sensor magnet has a flat surface facing the magnetic sensor from the pole boundary on both sides to the pole center, and the axial thickness is constant from the pole boundary to the pole center, A brushless motor characterized by being magnetized so as to have a magnetic characteristic of a convex magnetic field strength.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020058109A (en) * 2018-09-28 2020-04-09 日本電産トーソク株式会社 Motor unit and electric pump device

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