JP2018117429A - ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ロータケース44の内側に駆動用マグネット43と位置検出用マグネット44が軸方向に沿って固定されたロータを有するブラシレスモータにおいて、駆動用マグネット43と位置検出用マグネット44の間に、これらの周方向の位置決めを行う位置決め部45a、45bを有する円環状の隔離板45を配した。
【選択図】 図2
Description
特許文献1に記載のモータによれば、駆動用マグネットと位置検出用マグネットとを分けたことにより、位置検出用マグネットが駆動用マグネットの磁気影響を受けず、位置検出の読み取り精度を向上させることができるとされている。
特許文献2に記載のブラシレスモータによれば、第1の磁石に形成された第1の着磁パターンと第2の磁石に形成された第2の着磁パターンとが相互に磁気的な影響を及ぼすことがなく、また第1の磁石と第2の磁石の極性を整合させることができるため、ロータの回転速度または位置を正確に求めることができるとされている。
回転軸が固定されたロータケースの内側に、周方向に交互にN極およびS極に着磁された円筒状の駆動用マグネットと位置検出用マグネットが軸方向に沿って固定されたロータ、を有するブラシレスモータであって、
前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットとの間に、円環状の隔離板が配され、
前記隔離板は、前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットの周方向の位置決めを行うための位置決め部を有することを特徴とする。
「前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットは、N極とS極の境界部分の少なくとも1箇所が、周方向で同じ位置となるように位置決めされていること」、
「前記位置決め部は、周方向に等間隔で配されていること」、
「前記位置決め部は凹部もしくは凸部であり、前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットは、前記隔離板と凹凸嵌合されていること」、
「前記位置決め部は凸部であり、前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットは前記凸部と嵌合する凹部を有すること」、
「前記位置検出用マグネットは、N極とS極の境界部分の少なくとも一箇所に凹部を有し、該凹部において前記隔離板と凹凸嵌合されていること」、
「前記駆動用マグネットは、前記位置検出用マグネットのN極とS極の境界部分の少なくとも一箇所に軸方向で対向する部分に凹部を有し、該凹部において前記隔離板と凹凸嵌合されていること」、
「前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットは、周方向の同じ位置で前記隔離板と凹凸嵌合されていること」、
「前記隔離板は、樹脂成形体からなること」、
を含む。
また、駆動用マグネットの着磁強度は磁極の周方向端部よりも周方向中心部が高いため、駆動用マグネットから位置検出用マグネットへの磁気的影響の大きさは周方向の位置によって異なるが、隔離板によって駆動用マグネットと位置検出用マグネットの周方向の位置決めを行うことができるため、モータ毎の上記磁気的影響の大きさのバラツキを低減できる。
本発明の第1の実施形態例を、図1〜図3を用いて説明する。
本例のブラシレスモータは、モータの逆起電力に基づいて転流信号を得るセンサレスブラシレスモータであり、取付板10、軸受部20、ステータ30およびロータ40で構成されている。
軸受ホルダ21は、軸受22を内側に保持して固定するものであり、耐油性、耐熱性、形状安定性等に優れる樹脂材料からなる一体成形品や、金属材料の切削品や深絞り品などを用いることができ、本例では真鍮製の切削品を用いている。この軸受ホルダ21は、取付板10に設けられている貫通孔に圧入等によって嵌合固定されている。
撥油部材23は、軸受22の潤滑油が軸受部20の外部に漏れるのを防止するために設けられている。この撥油部材23は、中央に貫通口を有し、表面が撥油処理された金属や樹脂等からなる円筒状の部材であり、軸受ホルダ21の開口部の上端に圧入されている。撥油部材23の貫通口の直径は回転軸41の外径よりも僅かに大きく、回転軸41と撥油部材23との間に僅かな隙間が設けられている。
抜止め部材25は、適度な弾性を有するリング状のワッシャからなり、軸受ホルダ21の内側に形成されている段差部21aの上に配されている。
ステータコア31は、中心に円形の開口を有し複数の突極が形成された板状コアの積層体からなり、軸受ホルダ21の外周に形成されている段差部21bに載置された状態で固定されている。ステータコア31の各突極部分は、絶縁性樹脂からなるコアカバー32で被覆され、このコアカバー32を介して各突極にコイル33が巻かれている。
回転軸41は、細長い略円柱状を成し、下端がスラスト板24に支持され、軸受22によって回転自在に支持されている。
回転軸41の下端近傍の外周面には環状の溝41aが設けられており、抜止め部材25の内径部が溝41aに挿入されている。これにより、回転軸41は図1の上方への移動を制限され、ロータ40が軸受部20から抜けるのを防止することができる。
駆動用マグネット43は、ステータコア31の突極と径方向で対向し、本例では周方向にN極とS極が交互にそれぞれ6極着磁されており、磁極ピッチは30°である。駆動用マグネット43の各極の着磁形状は、いわゆる正弦波着磁もしくは台形波着磁もしくはこれらに類似の着磁形状となっており、磁極の周方向端部よりも周方向中心部が高い磁束密度を有する。なお、図2においては、駆動用マグネット43の磁極の境界部分を破線で示している。
駆動用マグネット43の下端面には、周方向に120°ピッチで矩形状の同一形状の凹部43aが設けられている。これら3つの凹部43aの周方向の中心は、いずれも駆動用マグネット43のN極とS極の境界部分に位置している。
モータは、コイル33への通電の切替によって生じる回転磁場と、駆動用マグネット43の磁場との相互作用により発生する回転トルクにより駆動する。
位置検出用マグネット44は、本例では周方向にN極とS極がそれぞれ1極着磁されており、磁極ピッチは180°である。位置検出用マグネット44の各極の着磁形状は、いわゆる正弦波着磁もしくは台形波着磁もしくはこれらに類似の着磁形状となっている。なお、図2においては、位置検出用マグネット44の磁極の境界部分を破線で示している。
位置検出用マグネット44の上端面には、周方向に120°ピッチで矩形状の同一形状の凹部44aが設けられている。これら3つの凹部44aの内1つの周方向の中心は、位置検出用マグネット44の磁極の境界部分B2に位置している。
信号変換回路におけるインデックス信号の出力動作としては、例えばホール素子の電圧信号と予め決められた基準電圧とを比較し、基準電圧より高い成分に基づいてパルスからなるインデックス信号を出力する方法や、ホール素子の電圧信号が基準電圧を超えた後にゼロクロスするタイミングでパルスからなるインデックス信号を出力する方法など、公知の方法を適用することができる。
隔離板45の上面には、周方向に120°ピッチで同一形状の凸部45aが設けられている。これらの凸部45aは、駆動用マグネット43の凹部43aに対応する形状となっている。
また、隔離板45の下面には、凸部45aから周方向に60°ずれた位置に120°ピッチで同一形状の凸部45bが設けられている。これらの凸部45bは、位置検出用マグネット44の凹部44aに対応する形状となっている。
したがって、隔離板45は、金属等の磁性体であっても樹脂等の非磁性体でもよく、駆動用マグネット43の着磁強度(発生磁界強度)や、駆動用マグネット43と位置検出用マグネット44の着磁強度比に応じて軸方向の厚みを設定するのがよい。
また、駆動用マグネット43の着磁強度は磁極の周方向端部よりも周方向中心部が高いため、駆動用マグネット43から位置検出用マグネット44への磁気的影響の大きさは周方向の位置によって異なるが、隔離板45によって駆動用マグネット43と位置検出用マグネット44の周方向の位置決めを行うことができるため、モータ毎の上記磁気的影響の大きさのバラツキを低減できる。
それに加え、本例のブラシレスモータでは、隔離板45の位置決め部として凸部45a、45bを形成し、駆動用マグネット43と位置検出用マグネット44に凹部を形成している。そして、駆動用マグネット43は、位置検出用マグネット44の磁極の境界部分B1に軸方向で対向する境界部分A1に凹部43aを有し、位置検出用マグネット44は、磁極の境界部分B2に凹部44aを有している。このため、位置検出用マグネット44の2つの磁極の境界部分B1およびB2では、駆動用マグネット43との軸方向の間隔が隔離板45の厚みよりも大きくなり、駆動用マグネット43からの磁気的影響がより一層小さくなる。
したがって、ホール素子の電圧信号がゼロクロスするタイミングでインデックス信号を出力する方法を適用した場合において、極めて信頼性の高い位置検出信号を得ることができる。
本発明の第2の実施形態例を、図4〜図5を用いて説明する。
本例は、位置検出用マグネット44と隔離板45の形態だけが第1の実施形態例と異なる。
また、隔離板45の下面には、凸部45aの裏側に凹部45cが形成されている。これらの凹部45cは、位置検出用マグネット44の凸部44bに対応する形状となっている。
本発明の第3の実施形態例を、図6〜図7を用いて説明する。
本例は、位置検出用マグネット44と隔離板45の形態だけが第1の実施形態例と異なる。
隔離板45の上面には、周方向に120°ピッチで同一形状の凸部45aが設けられている。これらの凸部45aは、駆動用マグネット43の凹部43aに対応する形状となっている。
また、隔離板45の下面には、凸部45aの裏側に同一形状の凸部45dが形成されている。これらの凹部45dは、位置検出用マグネット44の凹部44aに対応する形状となっている。
例えば、実施形態例では駆動用マグネットが12極、位置検出用マグネットが2極のものを説明したが、これらの磁極数は任意に定めることができる。
また、実施形態例では駆動用マグネットの凹部と隔離板の凸部を嵌合しているが、駆動用マグネットに凸部を形成し、隔離板に凹部を形成してもよい。
また、隔離板の位置決め部は、凹部や凸部に限らず、位置検出用マグネットを駆動用マグネットから空間的に離して位置決めすることができれば、例えば貫通孔や切欠部であってもよい。
20 軸受部
21 軸受ホルダ
22 軸受
23 撥油部材
24 スラスト板
25 抜止め部材
30 ステータ
31 ステータコア
32 コアカバー
33 コイル
40 ロータ
41 回転軸
42 ロータケース
43 駆動用マグネット
43a 凹部
44 位置検出用マグネット
44a 凹部
44b 凸部
45 隔離板
45a、45b、45d 凸部
45c 凹部
Claims (9)
- 回転軸が固定されたロータケースの内側に、周方向に交互にN極およびS極に着磁された円筒状の駆動用マグネットと位置検出用マグネットが軸方向に沿って固定されたロータ、を有するブラシレスモータであって、
前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットとの間に、円環状の隔離板が配され、
前記隔離板は、前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットの周方向の位置決めを行うための位置決め部を有することを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットは、N極とS極の境界部分の少なくとも1箇所が、周方向で同じ位置となるように位置決めされている請求項1に記載のブラシレスモータ。
- 前記位置決め部は、周方向に等間隔で配されている請求項1または2に記載のブラシレスモータ。
- 前記位置決め部は凹部もしくは凸部であり、
前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットは、前記隔離板と凹凸嵌合されている請求項1から3のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 前記位置決め部は凸部であり、
前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットは前記凸部と嵌合する凹部を有する請求項4に記載のブラシレスモータ。 - 前記位置検出用マグネットは、N極とS極の境界部分の少なくとも一箇所に凹部を有し、該凹部において前記隔離板と凹凸嵌合されている請求項4または5に記載のブラシレスモータ。
- 前記駆動用マグネットは、前記位置検出用マグネットのN極とS極の境界部分の少なくとも一箇所に軸方向で対向する部分に凹部を有し、該凹部において前記隔離板と凹凸嵌合されている請求項4から6のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。
- 前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットは、周方向の同じ位置で前記隔離板と凹凸嵌合されている請求項4から7のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。
- 前記隔離板は、樹脂成形体からなる請求項1から8のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。
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A521 | Request for written amendment filed |
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A02 | Decision of refusal |
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