JP2020103036A - Motor built-in roller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ内蔵ローラに関するものであり、特にブラシレスモータを内蔵するモータ内蔵ローラに関するものである。また本発明は、モータ内蔵ローラを制御するコントローラに関するものである。また本発明は、モータ内蔵ローラとコントローラとが組み合わされたモータ内蔵ローラシステムに関するものである。また本発明は、ギャードモータに関するものである。 The present invention relates to a motorized roller, and more particularly to a motorized roller that incorporates a brushless motor. The present invention also relates to a controller that controls a roller with a built-in motor. The present invention also relates to a motorized roller system in which a motorized roller and a controller are combined. The present invention also relates to a geared motor.
ローラコンベア装置等の構成部品として、モータ内蔵ローラが知られている。モータ内蔵ローラは、ローラ本体内にモータと減速機とが内蔵され、内部のモータを駆動することによって、外側のローラ本体を回転させるものである。
モータ内蔵ローラは、ローラ本体の外に設けられたコントローラから電力供給を受けて駆動される。
A roller with a built-in motor is known as a component such as a roller conveyor device. The roller with a built-in motor has a motor and a speed reducer built into the roller body, and drives the internal motor to rotate the outer roller body.
The roller with a built-in motor is driven by receiving power supply from a controller provided outside the roller body.
特許文献1に開示されたモータ内蔵ローラでは、内蔵されるモータとして、ブラシレスモータが採用されている。特許文献1に開示されたブラシレスモータは、鉄心に導線を巻き付けて構成された固定子と、磁極を有する回転子と、ホールICを備えている。
特許文献1に開示されたブラシレスモータは、3相4極のブラシレスモータであり、固定子は、3系統の巻線によって構成されている。また特許文献1では、巻線の数に合わせて、ホールICが3つ設けられている。
3つのホールICの検出信号は、信号線を通じてローラ本体の外部に取り出され、前記したコントローラに入力される。
コントローラは、巻線に電力を供給する駆動回路を有している。コントローラの駆動回路と、ローラ本体内の巻線は、電力線で接続されている。
The roller with a built-in motor disclosed in
The brushless motor disclosed in
The detection signals of the three Hall ICs are taken out of the roller main body through signal lines and input to the controller described above.
The controller has a drive circuit that supplies power to the windings. The drive circuit of the controller and the winding inside the roller body are connected by a power line.
特許文献1に開示されたモータ内蔵ローラでは、回転子の回転位置をホールICで検知し、この検知信号が信号線によって外部のコントローラに入力される。
コントローラは、ホールICの検知信号に応じて駆動回路を切り替え、固定子の巻線に順次電力を供給し、回転磁界を形成させて回転子の回転を維持させる。
In the roller with a built-in motor disclosed in
The controller switches the drive circuit according to the detection signal of the Hall IC, sequentially supplies electric power to the winding of the stator, forms a rotating magnetic field, and maintains the rotation of the rotor.
モータ内蔵ローラは、前記した様に外部のコントローラと接続されて駆動されるが、従来技術のモータ内蔵ローラシステムは、モータ内蔵ローラとコントローラとの間を繋ぐ線の数(信号線と電力線の合計)が多いという不満があった。
例えば、特許文献1に開示されたモータ内蔵ローラでは、モータ内蔵ローラとコントローラとを繋ぐ線が9本必要である。
即ち特許文献1に開示されたモータ内蔵ローラでは、内部にホールICが3個内蔵されており、各ホールICの信号がそれぞれ個別の信号線によってコントローラに入力されるから、信号線として3本の線が必要である。
また特許文献1に開示されたモータ内蔵ローラでは、固定子は、3系統の巻線によって構成されており、各巻線に電力を供給する必要から、電力線として3本の線が必要である。
The roller with a built-in motor is driven by being connected to an external controller as described above. However, the roller system with a built-in motor of the prior art has the number of lines connecting the roller with a built-in motor and the controller (the total of the signal line and the power line). There was a lot of complaints.
For example, the roller with a built-in motor disclosed in
That is, in the roller with a built-in motor disclosed in
Further, in the roller with a built-in motor disclosed in
さらに前記したホールICを駆動するための電源2線(正負の2線)と、過電流が流れた場合等の内部の異常昇温を検知するための信号線が必要である。
そのため特許文献1に開示されたモータ内蔵ローラでは、ホールIC用の信号線が3本、電力線が3本、その他の線が3本必要であり、合計9本の線が必要である。そのため従来技術のモータ内蔵ローラは、電線の束が太くならざるを得ず、電線の束をコンベアフレームの孔に通すといった電線の引回し作業が困難であった。
またモータ内蔵ローラを組み立てる際におけるはんだ付け等の電線接続箇所が多く、組み立てが手間であった。
Further, two power supply lines (two positive and negative lines) for driving the Hall IC and a signal line for detecting an abnormal temperature rise inside when an overcurrent flows are required.
Therefore, the roller with a built-in motor disclosed in
In addition, when assembling the roller with a built-in motor, there are many places for connecting electric wires such as soldering, and the assembly is troublesome.
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、必要な電線の数が従来に比べて少ないモータ内蔵ローラ及びモータ内蔵ローラ用コントローラを開発することを課題とするものである。また本発明は、モータ内蔵ローラとコントローラとを繋ぐ線の数が少ないモータ内蔵ローラシステムを開発することを課題とするものである。 Therefore, the present invention focuses on the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to develop a roller with a built-in motor and a controller for a roller with a built-in motor that require a smaller number of electric wires than the conventional one. Another object of the present invention is to develop a roller system with a built-in motor in which the number of lines connecting the roller with a built-in motor and the controller is small.
上記した課題を解決するための態様は、ローラ本体内に少なくともモータが内蔵され、モータの回転力がローラ本体に伝動されてローラ本体を回転させるモータ内蔵ローラにおいて、ローラ本体の内外に電力及び信号を入出力する入出力部を有し、前記モータは、複数の巻線によって構成される固定子と、回転子と、複数の磁極検出手段とを有し、回転子の回転位置に応じてローラ本体の外部で電力を供給する対象となる巻線を切り替えるブラシレスモータであり、ローラ本体内に少なくとも磁極検出手段からの出力に応じてオンオフする磁極対応スイッチング素子と、複数の抵抗によって構成された電圧信号形成回路が内蔵され、前記電圧信号形成回路の合成抵抗は、磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる抵抗値となり、電圧信号形成回路が、磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる電圧を前記入出力部に出力することを特徴とするモータ内蔵ローラである。 According to an aspect for solving the above-mentioned problems, in a roller with a built-in motor, in which at least a motor is built in the roller main body, and the rotational force of the motor is transmitted to the roller main body to rotate the roller main body, electric power and signal are supplied to the inside and outside of the roller main body. The motor has an input/output unit for inputting/outputting, and the motor has a stator constituted by a plurality of windings, a rotor, and a plurality of magnetic pole detecting means, and the roller is arranged in accordance with the rotational position of the rotor. A brushless motor that switches the windings to which power is supplied outside the main body, and a magnetic pole corresponding switching element that turns on and off in accordance with the output from at least the magnetic pole detection means in the roller main body, and a voltage composed of a plurality of resistors. A signal forming circuit is built in, and the combined resistance of the voltage signal forming circuit has different resistance values depending on the combination of the magnetic pole detecting means detecting the magnetic poles, and the voltage signal forming circuit changes the voltage different depending on the combination of the magnetic pole detecting means detecting the magnetic poles. Is output to the input/output unit.
本態様のモータ内蔵ローラでは、ローラ本体内に電圧信号形成回路が内蔵されている。電圧信号形成回路は、磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる電圧を入出力部に出力する。そのためコントローラ側で電圧信号を解析すれば、いずれの磁極検出手段が磁極を検知したかを知ることができ、電力を供給すべき巻線を適切に選択することができる。また本態様は、電圧の大小によっていずれの磁極検出手段が磁極を検知したかという情報をコントローラ側に送信するものであるから、信号線は1本で足りる。そのためモータ内蔵ローラとコントローラとの間を繋ぐ線の数が従来に比べて少ない。
またローラ本体内は閉塞された空間であり、且つ通電によって固定子が発熱するから、ローラ本体内の温度が昇降する。
内部の温度変化によって各部を流れる電流が変化するが、電圧は温度変化の影響を受けにくい。
本態様はこの点に注目し、磁極検出手段の検知状況を電圧の変化に変換して出力部に出力している。そのため本態様によると、磁極検出手段の検知状況を誤検出することが少ない。
In the roller with a built-in motor of this aspect, the voltage signal forming circuit is built in the roller body. The voltage signal forming circuit outputs different voltages to the input/output unit depending on the combination of the magnetic pole detecting means that detects the magnetic pole. Therefore, by analyzing the voltage signal on the controller side, it is possible to know which magnetic pole detection means has detected the magnetic pole, and it is possible to appropriately select the winding to which power is to be supplied. Further, according to the present aspect, since the information indicating which magnetic pole detecting means has detected the magnetic pole depending on the magnitude of the voltage is transmitted to the controller side, one signal line is sufficient. Therefore, the number of lines connecting the motorized roller and the controller is smaller than in the past.
Further, since the inside of the roller body is a closed space, and the stator generates heat due to energization, the temperature inside the roller body rises and falls.
Although the current flowing through each part changes due to the internal temperature change, the voltage is not easily affected by the temperature change.
In this aspect, paying attention to this point, the detection status of the magnetic pole detection means is converted into a voltage change and output to the output section. Therefore, according to this aspect, the detection status of the magnetic pole detection means is rarely erroneously detected.
上記した態様においては、異常高温を検知する異常温度検知手段と、異常温度検知手段からの出力に応じてオンオフする温度対応スイッチング素子が電圧信号形成回路に組み込まれており、異常温度検知手段が異常高温を検知すると電圧信号形成回路の合成抵抗が通常とは異なる抵抗値領域となることが望ましい。 In the above-described aspect, the abnormal temperature detecting means for detecting an abnormally high temperature and the temperature-corresponding switching element which is turned on/off according to the output from the abnormal temperature detecting means are incorporated in the voltage signal forming circuit, and the abnormal temperature detecting means is abnormal. When a high temperature is detected, it is desirable that the combined resistance of the voltage signal forming circuit be in a resistance value region different from usual.
本態様のモータ内蔵ローラでは、異常温度を検知する回路についても、電圧信号形成回路に組み込まれている。そのためいずれの磁極検出手段が磁極を検知したかという情報に加えて、異常温度検知手段が検知する情報についても一本の信号線でコントローラ側に送信することができる。 In the roller with a built-in motor according to this aspect, a circuit for detecting an abnormal temperature is also incorporated in the voltage signal forming circuit. Therefore, in addition to the information indicating which magnetic pole detecting means detects the magnetic pole, the information detected by the abnormal temperature detecting means can be transmitted to the controller side through one signal line.
上記した態様においては、入出力部は、各巻線に電力を供給する複数の電力供給ラインを有し、磁極検出手段は、ホールICであって電源電圧入力部と信号電圧出力部とグランド部を有し、各磁極検出手段のグランド部は、互いに接続されており、かつそれぞれ整流器を介して複数の電力供給ラインに接続されていることが望ましい。 In the above-described aspect, the input/output unit has a plurality of power supply lines for supplying power to the respective windings, and the magnetic pole detection means is a Hall IC and includes a power supply voltage input unit, a signal voltage output unit, and a ground unit. It is preferable that the ground portions of the respective magnetic pole detecting means are connected to each other and are also connected to a plurality of power supply lines via rectifiers.
本態様のモータ内蔵ローラでは、各巻線に電力を供給する複数の電力供給ラインを有している。ここでブラシレスモータは、複数の巻線に順次電力を供給するものであるから、複数の電力供給ラインは、順番に正極側となり、順番に負極(グランド)側となる。そのため、複数の電力供給ラインの少なくとも一本は、負極(グランド)側のタイミングとなっている。
本態様では、各磁極検出手段のグランド部は、互いに接続されており、かつそれぞれ整流器を介して複数の電力供給ラインに接続されているから、すべての時間においてグランド部がどれかの整流器を介して負極(グランド)側と繋がり、各磁極検出手段に通電される。
The roller with a built-in motor of this aspect has a plurality of power supply lines for supplying power to each winding. Here, since the brushless motor sequentially supplies electric power to the plurality of windings, the plurality of power supply lines sequentially become the positive electrode side and the negative electrode (ground) side in order. Therefore, at least one of the plurality of power supply lines has a timing on the negative electrode (ground) side.
In this aspect, the ground portions of the magnetic pole detection means are connected to each other and are connected to the plurality of power supply lines via the respective rectifiers, so that the ground portion is connected via any rectifier at all times. Is connected to the negative electrode (ground) side, and each magnetic pole detecting means is energized.
上記した態様においては、電圧信号形成回路はラダー形抵抗回路またはラダー形抵抗回路の一部であることが望ましい。 In the above aspect, the voltage signal forming circuit is preferably a ladder type resistance circuit or a part of the ladder type resistance circuit.
上記した態様においては、前記磁極対応スイッチング素子が複数あり、前記複数の抵抗は、第1抵抗と第2抵抗を含み、前記各磁極対応スイッチング素子には、各々抵抗値が同一又は異なる第1抵抗が直列に接続されており、各磁極対応スイッチング素子と、当該磁極対応スイッチング素子に対応する第1抵抗とで磁極対応スイッチング部が構成されており、前記磁極対応スイッチング部同士が並列に接続されており、磁極対応スイッチング部同士の間の少なくともいずれかに、少なくとも一つの第2抵抗が設けられていることが望ましい。 In the above-mentioned aspect, there are a plurality of the magnetic pole corresponding switching elements, the plurality of resistances include a first resistance and a second resistance, and the magnetic pole corresponding switching elements have the same or different resistance values. Are connected in series, each magnetic pole corresponding switching element and a first resistor corresponding to the magnetic pole corresponding switching element constitute a magnetic pole corresponding switching section, and the magnetic pole corresponding switching sections are connected in parallel. Therefore, it is desirable that at least one second resistor is provided in at least one of the magnetic pole corresponding switching units.
上記した態様においては、前記第2抵抗の抵抗値は、前記各第1抵抗の抵抗値よりも小さいことが望ましい。 In the above-mentioned aspect, it is desirable that the resistance value of the second resistor is smaller than the resistance value of each of the first resistors.
上記した態様においては、前記各第1抵抗の抵抗値が異なることが望ましい。 In the aspect described above, it is desirable that the resistance values of the first resistors be different.
上記した態様においては、異常高温を検知する異常温度検知手段と、異常温度検知手段からの出力に応じてオンオフする温度対応スイッチング素子が電圧信号形成回路に組み込まれており、異常温度検知手段が異常高温を検知すると電圧信号形成回路の合成抵抗が通常とは異なる抵抗値領域となり、前記複数の抵抗は、さらに第3抵抗を含み、前記温度対応スイッチング素子には前記第3抵抗が直列に接続されており、前記温度対応スイッチング素子と第3抵抗とで温度対応スイッチング部が構成されており、前記温度対応スイッチング部が、前記各磁極対応スイッチング部と並列に接続されており、前記第3抵抗の抵抗値が、前記第1抵抗の抵抗値並びに第2抵抗の抵抗値よりも小さいことが望ましい。 In the above-described aspect, the abnormal temperature detecting means for detecting an abnormally high temperature and the temperature-corresponding switching element which is turned on/off according to the output from the abnormal temperature detecting means are incorporated in the voltage signal forming circuit, and the abnormal temperature detecting means is abnormal. When a high temperature is detected, the combined resistance of the voltage signal forming circuit becomes a resistance value region different from the normal value, the plurality of resistances further include a third resistance, and the third resistance is connected in series to the temperature corresponding switching element. The temperature-corresponding switching element and the third resistor constitute a temperature-corresponding switching unit, and the temperature-corresponding switching unit is connected in parallel with each of the magnetic pole-corresponding switching units, and It is desirable that the resistance value be smaller than the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor.
本発明の他の態様は、ローラ本体の外部にあってローラ本体内のモータに電力を供給するモータ内蔵ローラ用コントローラにおいて、電力を供給する対象となる巻線を切り替えつつ巻線に電力を供給する駆動回路と、電圧信号解析手段を有し、電圧信号解析手段は、入力された電圧信号に応じて駆動回路を制御し、電力を供給する巻線を選択することを特徴とするモータ内蔵ローラ用コントローラである。 According to another aspect of the present invention, in a controller for a roller with a built-in motor which is outside the roller body and supplies power to a motor inside the roller body, the windings to be supplied with power are switched while supplying the power to the windings. And a voltage signal analyzing unit, the voltage signal analyzing unit controls the driving circuit in accordance with the input voltage signal, and selects a winding for supplying electric power. Is a controller for.
本態様のモータ内蔵ローラ用コントローラは、電圧信号解析手段を有し、入力された電圧信号に応じて駆動回路を制御し、電力を供給する巻線を選択する。 The controller for a roller with a built-in motor according to this aspect has a voltage signal analysis unit, controls the drive circuit in accordance with the input voltage signal, and selects a winding to supply power.
本発明の他の態様は、モータ内蔵ローラと、コントローラによって構成されるモータ内蔵ローラシステムにおいて、前記モータ内蔵ローラは、ローラ本体内に少なくともモータが内蔵され、モータの回転力がローラ本体に伝動されてローラ本体を回転させるものであり、前記モータ内蔵ローラは、ローラ本体の内外に電力及び信号を入出力する入出力部を有し、前記モータは、複数の巻線によって構成される固定子と、回転子と、複数の磁極検出手段とを有し、回転子の回転位置に応じてローラ本体の外部で電力を供給する巻線を切り替えるブラシレスモータであり、前記モータ内蔵ローラは、ローラ本体内に少なくとも磁極検出手段からの出力に応じてオンオフする磁極対応スイッチング素子と、複数の抵抗によって構成された電圧信号形成回路が内蔵され、前記電圧信号形成回路の合成抵抗は、磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる抵抗値となり、電圧信号形成回路が、磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる電圧を前記入出力部に出力し、前記コントローラは、ローラ本体の外部にあってローラ本体内のモータに電力を供給するものであり、電力を供給する対象となる巻線を切り替える切り替え回路と、電圧信号解析手段を有し、電圧信号解析手段は、入力された電圧信号に応じて切り替え回路を制御し、電力を供給する巻線を選択することを特徴とするモータ内蔵ローラシステムである。 According to another aspect of the present invention, in a roller system with a built-in motor configured by a roller with a built-in motor and a controller, the roller with a built-in motor has at least a motor built in the roller body, and the rotational force of the motor is transmitted to the roller body. The motor built-in roller has an input/output unit for inputting and outputting electric power and signals inside and outside the roller main body, and the motor has a stator composed of a plurality of windings. A brushless motor that has a rotor and a plurality of magnetic pole detection means, and switches windings that supply electric power outside the roller body according to the rotational position of the rotor. At least a magnetic pole corresponding switching element which is turned on/off according to the output from the magnetic pole detection means and a voltage signal forming circuit composed of a plurality of resistors are built in, and the combined resistance of the voltage signal forming circuit is a magnetic pole detection detecting the magnetic pole. The resistance value varies depending on the combination of the means, and the voltage signal forming circuit outputs different voltage to the input/output unit depending on the combination of the magnetic pole detecting means detecting the magnetic pole, and the controller is outside the roller main body and inside the roller main body. For supplying electric power to the motor, and has a switching circuit for switching windings to be supplied with electric power, and a voltage signal analysis means, and the voltage signal analysis means is a switching circuit according to an input voltage signal. It is a roller system with a built-in motor, which is characterized by controlling a coil and selecting a winding for supplying electric power.
本態様によると、モータ内蔵ローラとコントローラとの間を繋ぐ線の数を従来に比べて少なくすることができる。 According to this aspect, the number of lines connecting the motor built-in roller and the controller can be reduced as compared with the conventional case.
上記した態様においては、電圧信号解析手段に前記電圧信号形成回路から磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる電圧が入力され、電力を供給する巻線を選択することが望ましい。 In the above-mentioned aspect, it is desirable to select a winding for supplying electric power by inputting different voltages to the voltage signal analyzing means depending on the combination of the magnetic pole detecting means detecting the magnetic poles from the voltage signal forming circuit.
本発明の他の態様は、筐体内にモータと減速機とが内蔵され、モータの回転力が減速機で減速されて出力されるギャードモータにおいて、筐体の内外に電力及び信号を入出力する入出力部を有し、前記モータは、複数の巻線によって構成される固定子と、回転子と、複数の磁極検出手段とを有し、回転子の回転位置に応じて筐体の外部で電力を供給する対象となる巻線を切り替えるギャードモータであり、筐体内に少なくとも磁極検出手段からの出力に応じてオンオフする磁極対応スイッチング素子と、複数の抵抗によって構成された電圧信号形成回路が内蔵され、前記電圧信号形成回路の合成抵抗は、磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる抵抗値となり、電圧信号形成回路が、磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる電圧を前記入出力部に出力することを特徴とするギャードモータである。 According to another aspect of the present invention, in a geared motor in which a motor and a speed reducer are incorporated in a housing, and the rotational force of the motor is reduced by the speed reducer and output, an input/output for inputting and outputting electric power and signals to/from the housing is provided. The motor has an output section, the motor has a stator composed of a plurality of windings, a rotor, and a plurality of magnetic pole detection means, and an electric power is supplied to the outside of the housing according to the rotational position of the rotor. Is a geared motor for switching the winding to be supplied, the magnetic pole corresponding switching element that is turned on and off at least in accordance with the output from the magnetic pole detection means, and a voltage signal forming circuit configured by a plurality of resistors is built-in. The combined resistance of the voltage signal forming circuit has different resistance values depending on the combination of the magnetic pole detecting means detecting the magnetic poles, and the voltage signal forming circuit outputs different voltages to the input/output unit depending on the combination of the magnetic pole detecting means detecting the magnetic poles. The geared motor is characterized by
本発明のモータ内蔵ローラは、コントローラと接続するための線の数が従来に比べて少ない。そのためモータ内蔵ローラ自体を組み立てる際の手間や、モータ内蔵ローラをコンベア装置等に組み込む際の手間が少ない。
本発明のギャードモータについても同様である。
また本発明のモータ内蔵ローラ、モータ内蔵ローラ用コントローラ及びモータ内蔵ローラシステムは、モータ内蔵ローラとコントローラとの間を繋ぐ線の数を少なくすることができる効果がある。
The roller with a built-in motor of the present invention has a smaller number of wires for connecting to the controller than the conventional one. Therefore, there is little time and effort required when assembling the motorized roller itself and assembling the motorized roller into a conveyor device or the like.
The same applies to the geared motor of the present invention.
Further, the roller with a built-in motor, the controller for the roller with a built-in motor, and the roller system with a built-in motor according to the present invention have an effect of reducing the number of lines connecting the roller with a built-in motor and the controller.
以下さらに本発明の実施形態について説明する。本発明のモータ内蔵ローラシステム100は、モータ内蔵ローラ3と、モータ内蔵ローラ用コントローラ(以下 コントローラ)50によって構成されている。
本実施形態のモータ内蔵ローラ3及びコントローラ50は、内部の回路に特徴があるが、これらの説明に先立って、これらの基本構造について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The
The motor built-in
図1は、本発明の実施形態のモータ内蔵ローラ3を示す。本実施形態のモータ内蔵ローラは公知のそれと同様に、円筒形のローラ本体11を持ち、その内部にモータ12と減速機13が内蔵されている。ただし本実施形態のモータ内蔵ローラ3は、モータ12と減速機13及び回路基板15がユニット化されている。即ち本実施形態のモータ内蔵ローラ3は、ローラ本体11内にモータ内蔵ローラ用モータユニット(以下、単にモータユニットという)1が内蔵されたものである。そしてモータユニット1は、図4の様にモータ12と減速機13及び回路基板15が、円筒形のケース2内に収納されたものである。
FIG. 1 shows a
モータユニット1は、一種のギャードモータであり、筐体(ケース2)内にモータ12と減速機13とが内蔵され、モータ12の回転力が減速機で減速されて出力軸(駆動側軸8)から出力するものである。
本実施形態のモータユニット1は、図4に示すようにケース2と、ケース2から突出する固定側短軸4と、ケース2に内蔵された駆動部5及び回路基板15と、駆動部5の動力を受けて回転しケース2から突出する駆動側軸8によって構成されている。
即ち本実施形態のモータユニット1は、円筒状のケース2で覆われている。そしてケース2の内部には駆動部5が収められている。駆動部5は、具体的には、モータ12と減速機13である。
The
As shown in FIG. 4, the
That is, the
ケース2の一端部には駆動側軸8が露出しており、他端部には固定側短軸4が露出している。
前記した駆動側軸8と固定側短軸4は、それぞれ駆動側軸ホルダ7と固定軸ホルダ10によってケース2の端部に取り付けられている。
駆動側軸ホルダ7は内部に軸受け14を有している。
The
The drive-
The drive side shaft holder 7 has a
固定側短軸4はモータユニット1の端部であって中心軸上に設けられ、固定軸ホルダ10によりケース2に一体的に固定されている。固定側短軸4は、内部が中空であり、その内部にはケーブル26が挿入されている。ケーブル26のモータユニット1内部側は、リード線31を介して前記した回路基板15に接続されており、回路基板15からモータ12に対して給電される。
またケーブル26の他端側(モータユニット1の外側)の先端にはモータ側コネクタ片(入出力部)25が接続されている。
従ってモータ側コネクタ片(入出力部)25は、ケーブル26及びリード線31を介して回路基板15に接続されている。
The fixed side
A motor-side connector piece (input/output section) 25 is connected to the other end of the cable 26 (outside the motor unit 1).
Therefore, the motor-side connector piece (input/output section) 25 is connected to the
駆動部5は前記した様にモータ12と減速機13で構成されている。モータ12は、固定子18と回転子19によって構成されるブラシレスモータである。本実施形態では、固定子18は、ケース2の内面に一体的に固定されている。また固定子18の中心にモータの回転子19が回転可能に保持されている。
The
本実施形態では、回転子19に永久磁石が使用されている。また固定子18は3系統(U相,V相,W相)のコイル(巻線)である。
即ち本実施形態で採用するモータは、ブラシレスモータであり、固定子18は図5の回路図の様に3個のコイル(U相,V相,W相)を有している。また回転子19たる永久磁石の回転位置を検出する磁極検出手段H1,H2,H3を備えている。磁極検出手段H1,H2,H3は、具体的にはホールICである。
ホールICは、ホール素子とパワースイッチング回路の全部あるいは一部を一体化して構成されている。さらに具体的には、ホールICは、磁界の大きさを検知するホール素子と、該ホール素子により検出された微小信号を増幅する増幅器と、増幅器において増幅された信号を方形波に成型するシュミットトリガ回路と、安定化電源回路と、温度補償回路とを備えている。本実施の形態では、磁極の位置を検知するためにホールICを採用する例を示したが、これに限らず発光ダイオードとフォトセンサを用いたフォト・インタラプタ式のものや磁気飽和素子を用いたインダクタンス式のものなど、いかなる方式の磁極位置検知手段を採用してもよい。
In this embodiment, a permanent magnet is used for the
That is, the motor adopted in this embodiment is a brushless motor, and the
The Hall IC is configured by integrating all or part of the Hall element and the power switching circuit. More specifically, the Hall IC is a Hall element that detects the magnitude of a magnetic field, an amplifier that amplifies a minute signal detected by the Hall element, and a Schmitt trigger that shapes the signal amplified by the amplifier into a square wave. It includes a circuit, a stabilized power supply circuit, and a temperature compensation circuit. In the present embodiment, an example in which the Hall IC is adopted to detect the position of the magnetic pole has been shown, but the present invention is not limited to this, and a photo interrupter type using a light emitting diode and a photo sensor or a magnetic saturation element is used. Any type of magnetic pole position detecting means such as an inductance type may be adopted.
固定子18は図5の回路図の様に3個のコイル(U相,V相,W相)がY形結線されたものである。即ち各コイル(U相,V相,W相)の一端は互いに接続されている。また各コイル(U相,V相,W相)の他端はそれぞれ電源線(電力供給ライン)を介して、図5の様に入出力部たるモータ側コネクタ片25の第2端子、第3端子、第4端子に接続されている。
The
減速機13はモータ12と駆動側軸8の間にあり、モータ12の回転速度を減速させて駆動側軸8に伝えるためのものである。
The
ケース2内における各部材のレイアウトは、図4の通りであり、固定側短軸4が固定軸ホルダ10によってケース2の一端に固定されており、固定側短軸4はケース2の端部で途切れていてケース2の奥には入り込んでいない。
そして固定軸ホルダ10の奥側には、回路基板15が配置されている。また回路基板15の更に奥にモータ12と減速機13が設けられている。減速機13の出力軸は、駆動側軸8としてケース2の他端側から突出している。
The layout of each member in the
A
以上、モータユニット1について説明したが、次にモータユニット1が組み込まれたモータ内蔵ローラ3について説明する。
モータ内蔵ローラ3は、前記したモータユニット1の他に、ローラ本体11と、ローラ内軸支持部材23及び蓋部材16,17によって構成されている(図3)。
The
In addition to the
ここでローラ本体11は、両端が開口した円筒である。ローラ内軸支持部材23は、図3の様にローラ本体11の内部に一体的に設けられたものであり、中心に六角形の開口34が設けられている。
一方の蓋部材16は、図2の左端に示す様な、円筒状のローラ本体嵌合部材52と、2連の軸受け54及び本体側短軸部材53が一体化されたものである。また他の一つの蓋部材17は、図2の右端に示す様な構造であり、ローラ本体嵌合部材55と、軸受け22が一体化されたものである。
Here, the
The one
本実施形態のモータ内蔵ローラ3では、モータユニット1がローラ本体11内に挿入されており、モータユニット1の駆動側軸8がローラ内軸支持部材23の開口34と係合している。また本実施形態のモータ内蔵ローラ3では、ローラ本体11の両端に蓋部材16,17が取り付けられている。
本実施形態では、ローラ本体11から突出したモータユニット1の固定側短軸4の先端側が、モータ内蔵ローラ3自身の一方の固定軸20を構成している。
In the motor built-in
In the present embodiment, the tip side of the fixed-side
一方、ローラ本体11の他端側に、ローラ本体嵌合部材52と、軸受け54及び本体側短軸部材53が一体化された蓋部材16を取り付けられている。
本実施形態では、蓋部材16の本体側短軸部材53がモータ内蔵ローラ3自身の他方の固定軸21を構成している。
On the other hand, on the other end side of the
In the present embodiment, the main body side
モータ内蔵ローラ3では、図2、図3の様に、モータユニット1側の固定軸(固定側短軸)20が中空形状であり、その中にモータ側コネクタ片25に繋がるケーブル26が内蔵されている。
モータ側コネクタ片25は、ローラ本体11の内外に電力及び信号を入出力する入出力部であり、5個の端子を有するメス側コネクタである。
モータ側コネクタ片25は、防水形の丸形コネクタの一片であり、端子が5個内蔵されている。
5個の端子の内、第1端子は、図5の回路図の様にトランジスタ等を駆動する電源入力端子として機能する。
第2端子から第4端子は、固定子18のコイル(巻線)(U相,V相,W相)に電力を供給する電力入力端子として機能する。第5端子は、電圧信号を出力する電圧信号出力端子として機能する。
In the motor built-in
The motor-
The motor-
Of the five terminals, the first terminal functions as a power supply input terminal for driving a transistor or the like as shown in the circuit diagram of FIG.
The second terminal to the fourth terminal function as power input terminals that supply power to the coils (windings) (U phase, V phase, W phase) of the
ローラ本体11の内部においては、モータ側コネクタ片25の後端に繋がるリード線31が前記した回路基板15に接続されており、回路基板15からモータ12に対して給電される。
Inside the
次にコントローラ50の概要について説明する。
コントローラ50は、モータ内蔵ローラ3側のモータ側コネクタ片25の第1乃至第5端子に対応して5個の端子を備えている。5個の端子は、外部のコネクタ片33に接続されている。コネクタ片33は、モータ内蔵ローラ3側のモータ側コネクタ片25と接続されるものである。
コントローラ50の第1端子は、モータ内蔵ローラ3側のトランジスタ等を駆動する電源となるものである。
第2端子から第4端子は、モータ内蔵ローラ3側の固定子18のコイル(U相,V相,W相)U,V,Wに電力を供給する電力出力端子として機能する。第5端子は、電圧信号を入力する電圧信号入力端子として機能する。
Next, the outline of the
The
The first terminal of the
The second terminal to the fourth terminal function as power output terminals for supplying power to the coils (U phase, V phase, W phase) U, V, W of the
前記した様に、ローラ本体11に内蔵されているモータ12は、ブラシレスモータであり、固定子18は図5の回路図の様に3個のコイル(U相,V相,W相)を有している。また回転子19たる永久磁石の回転位置を検出する磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3を備えている。
そして前記したコイル(U相,V相,W相)によって内部に回転磁界を発生させるためには、各コイル(U相,V相,W相)に順番に電流を供給する駆動回路43が必要であり、当該駆動回路43がコントローラ50に納められている。駆動回路43は、電流を駆動する回路と、切り替え信号を得る切り替え回路とを含んでいる。
図7に示すように、コントローラ50内の駆動回路43は、上アーム制御部41および下アーム制御部42を有している。
As described above, the
Then, in order to generate a rotating magnetic field inside by the above-mentioned coils (U phase, V phase, W phase), a
As shown in FIG. 7, the
上アーム制御部41は、FETによって構成されるスイッチング素子T1,T2,T3を介し、第2端子から第4端子を経由してモータ内蔵ローラ3側へ至る回路である。また、下アーム制御部42は、各々スイッチング素子T4,T5,T6を介して接地電位(負電源側)へ至る回路である。
駆動回路43には、信号入力部45,46があり、上アーム制御部41のスイッチング素子T1,T2,T3に接続されたUu,Vu,Wu端子と、下アーム制御部42のスイッチング素子T4,T5,T6に接続されたUL,VL,WL端子がある。
そしてUu,Vu,Wu端子とUL,VL,WL端子に信号が入力されることにより、上アーム制御部41のスイッチング素子T1,T2,T3が順次オン状態にされると共に、下アーム制御部42のスイッチング素子T4,T5,T6も順次オン状態となり、ブラシレスモータ12の各U,V,W相のコイルへ順次切換通電されてモータ12の回転駆動が行われる。
The upper
The
Then, by inputting signals to the Uu, Vu, Wu terminals and the UL, VL, WL terminals, the switching elements T1, T2, T3 of the upper
次に、本実施形態の特徴的構成について説明する。本実施形態のモータ内蔵ローラ3では、ローラ本体11内の回路基板15に電圧信号形成回路56が構築されている。
電圧信号形成回路56は、図5の通りであり、磁極検出手段H1,H2,H3からの出力に応じてオンオフする磁極対応スイッチング素子Q1,Q2,Q3と、異常温度検知手段57からの出力に応じてオンオフする温度対応スイッチング素子Q4と、複数の抵抗R1乃至R7によって構成されている。
磁極対応スイッチング素子Q1,Q2,Q3及び温度対応スイッチング素子Q4は、具体的にはNPN形トランジスタである。異常温度検知手段57は具体的には過電流が流れた場合等を検知するサーマルリレーであり、高温を検知すると抵抗値が極端に上昇する。
Next, a characteristic configuration of this embodiment will be described. In the motor built-in
The voltage
The magnetic pole corresponding switching elements Q1, Q2, Q3 and the temperature corresponding switching element Q4 are specifically NPN type transistors. The abnormal
磁極対応スイッチング素子Q1,Q2,Q3たるNPN形トランジスタのベースに、各磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3の出力線が接続されている。磁極対応スイッチング素子Q1,Q2,Q3のコレクタには、電源ラインが接続されている。
なお電源ラインは、前記したモータ側コネクタ片25の5個の端子の内、第1端子に繋がるラインである。
また電源ラインが抵抗R7と異常温度検知手段57とで分圧され、抵抗R7と異常温度検知手段57の中間点が温度対応スイッチング素子Q4たるNPN形トランジスタのベースに接続されている。温度対応スイッチング素子Q4のコレクタには、電源ラインが接続されている。
The output lines of the respective magnetic pole detection means (Hall ICs) H1, H2, H3 are connected to the bases of the NPN transistors which are the magnetic pole corresponding switching elements Q1, Q2, Q3. A power supply line is connected to the collectors of the magnetic pole corresponding switching elements Q1, Q2, Q3.
The power supply line is a line connected to the first terminal of the five terminals of the motor-
The power supply line is divided by the resistor R7 and the abnormal
磁極対応スイッチング素子Q1,Q2,Q3及び温度対応スイッチング素子Q4のエミッタは、抵抗R1(第1抵抗)、R2(第1抵抗)、R3(第1抵抗)、R4(第2抵抗)、R5(第2抵抗)、R6(第3抵抗)によって構成される抵抗回路に接続されている。またR1とQ1で磁極対応スイッチング部SW1が構成されている。R2とQ2で磁極対応スイッチング部SW2が構成されている。R3とQ3で磁極対応スイッチング部SW3が構成されている。R6とQ4で温度対応スイッチング部SW4が構成されている。
なお抵抗R1乃至R6は、後記する抵抗R8と共にラダー型抵抗回路を構成する。
即ち、磁極対応スイッチング素子Q1,Q2,Q3のエミッタにはそれぞれ抵抗R1,R2,R3の一端側が接続されている。
また温度対応スイッチング素子Q4には、抵抗R6の一端側が接続されている。
さらに、各抵抗R1乃至R3及び抵抗R6の他端側は、抵抗R4,R5を挟んで直列に接続され、モータ側コネクタ片25の第5端子に接続されている。
即ち、温度対応スイッチング素子Q4に接続された抵抗R6は、磁極対応スイッチング素子Q1に接続された抵抗R1に接続され、さらに抵抗R1は抵抗R4を挟んで磁極対応スイッチング素子Q2に接続された抵抗R2に接続され、さらに抵抗R2は抵抗R5を挟んでスイッチング素子Q3に接続された抵抗R3に接続され、末端がリード線31及びケーブル26を介してモータ側コネクタ片25の第5端子に接続されている。
The emitters of the magnetic pole corresponding switching elements Q1, Q2, Q3 and the temperature corresponding switching element Q4 are resistors R1 (first resistor), R2 (first resistor), R3 (first resistor), R4 (second resistor), R5 ( The second resistor) and R6 (third resistor) are connected to the resistor circuit. Further, R1 and Q1 form a magnetic pole corresponding switching unit SW1. R2 and Q2 form a magnetic pole corresponding switching unit SW2. R3 and Q3 form a magnetic pole corresponding switching unit SW3. R6 and Q4 form a temperature corresponding switching unit SW4.
The resistors R1 to R6 form a ladder type resistor circuit together with a resistor R8 described later.
That is, one ends of the resistors R1, R2 and R3 are connected to the emitters of the magnetic pole corresponding switching elements Q1, Q2 and Q3, respectively.
Further, one end of a resistor R6 is connected to the temperature corresponding switching element Q4.
Further, the other ends of the resistors R1 to R3 and the resistor R6 are connected in series with the resistors R4 and R5 interposed therebetween, and are connected to the fifth terminal of the motor-
That is, the resistor R6 connected to the temperature corresponding switching element Q4 is connected to the resistor R1 connected to the magnetic pole corresponding switching element Q1, and the resistor R1 is connected to the magnetic pole corresponding switching element Q2 across the resistor R4. Further, the resistor R2 is connected to the resistor R3 connected to the switching element Q3 with the resistor R5 interposed therebetween, and the end thereof is connected to the fifth terminal of the motor
各抵抗R1乃至R6は、それぞれ抵抗値が相違する。各抵抗R1乃至R6は、ラダー型抗回路の一部を構成するものである。
抵抗値の関係は、次の通りである。
The resistors R1 to R6 have different resistance values. Each of the resistors R1 to R6 constitutes a part of the ladder type resistance circuit.
The relationship between the resistance values is as follows.
R6<R5≦R4<R3<R2<R1 R6<R5≦R4<R3<R2<R1
上記した式においてR3、R2、R1の比率は、いずれも2倍程度である。
またR6の抵抗値と、R3、R2、R1の抵抗値の比率は、8倍以上であり、極めて大きい。
In the above formula, the ratios of R3, R2, and R1 are all about twice.
Further, the ratio of the resistance value of R6 to the resistance values of R3, R2, and R1 is 8 times or more, which is extremely large.
また前記した磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3のグランド端子が、図6の様にそれぞれ整流器を介して各コイル(U相,V相,W相)と、電力入力端子(第2端子から第4端子)を繋ぐ電源線に接続されている。
磁極検出手段H1,H2,H3は、ホール素子が内蔵されたものであり、電源電圧入力端子(VCC)と、出力端子(OUT)と、グランド端子(GND)を有している。なおH1,H2,H3のグランド端子は互いに接続されており、これによりグランドラインを形成している。そして電源電圧入力端子(VCC)には電源ラインが接続され、出力端子(OUT)は前記した様に磁極対応スイッチング素子Q1,Q2,Q3のベースに接続されている。
そして磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3のグランド端子は、それぞれ整流器を介して各コイル(U相,V相,W相)の電源線に接続されている。整流器の向きは、磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3側から電源線側への通電を許容し、その逆を阻止する方向である。
Further, the ground terminals of the magnetic pole detecting means (Hall IC) H1, H2, H3 described above are connected to the respective coils (U-phase, V-phase, W-phase) and the power input terminal (secondary) via the rectifiers as shown in FIG. It is connected to the power supply line connecting the terminal to the fourth terminal).
The magnetic pole detecting means H1, H2, H3 have Hall elements built therein and have a power supply voltage input terminal (VCC), an output terminal (OUT), and a ground terminal (GND). The ground terminals of H1, H2, and H3 are connected to each other, thereby forming a ground line. The power supply line is connected to the power supply voltage input terminal (VCC), and the output terminal (OUT) is connected to the bases of the magnetic pole corresponding switching elements Q1, Q2 and Q3 as described above.
The ground terminals of the magnetic pole detection means (Hall ICs) H1, H2, H3 are connected to the power supply lines of the coils (U phase, V phase, W phase) via rectifiers. The direction of the rectifier is such that the energization from the magnetic pole detection means (Hall IC) H1, H2, H3 side to the power supply line side is allowed and the opposite is blocked.
本実施形態では、モータ12の各U,V,W相のコイルへ順次切換通電されてモータ12の回転駆動が行われる。即ち各コイル(U相,V相,W相)には、3本の電力線によって電流が供給されるが、各コイル(U相,V相,W相)に通電するためには、少なくともいずれか一つの電力線がグランド状態になっていなければならない。本実施形態では、そして磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3のグランド端子は、それぞれ整流器を介して各コイル(U相,V相,W相)の電源線に接続されかつH1,H2,H3のグランド端子は互いに接続されており、これによりグランドラインを形成しており、整流器の向きは、磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3側から電源線側への通電を許容し、その逆を阻止する方向であるから、磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3のグランド端子から、グランド状態となっている電力線に電流が流れる。そのため磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3に通電が行われ、磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3が機能する。
In this embodiment, the U-, V-, and W-phase coils of the
次に、コントローラ50の特徴的回路について説明する。
コントローラ50は、前記した様に駆動回路43を有する他、電圧信号解析手段60が設けられている。図7に示すように、電圧信号解析手段60は、一つの入力端子61と、6個の出力端子62を有し、入力電圧に応じて、6個の出力端子62に選択的に電圧を発生させる回路を有している。
本実施形態では、コントローラ50の第5端子(電圧信号入力端子)が、電圧信号解析手段60の入力端子61に接続されている。また第5端子と、入力端子61に分圧用の抵抗R8の一端が接続されている。抵抗R8の他端は、アースされている。
従って、電圧信号解析手段60の入力端子61には、抵抗R8で分圧された電圧が印加される。
Next, a characteristic circuit of the
The
In the present embodiment, the fifth terminal (voltage signal input terminal) of the
Therefore, the voltage divided by the resistor R8 is applied to the
次に、本実施形態のモータ内蔵ローラシステム100の機能について説明する。前記したモータ内蔵ローラ3とコントローラ50は、コントローラ50側の雄側コネクタ片33をモータ内蔵ローラ3側のモータ側コネクタ片25に接続することによって電気的に接続される。
そのためコントローラ50側の第1端子から、モータ内蔵ローラ3内に、トランジスタ等を駆動する電力が供給される。
またモータ内蔵ローラ3側からは、電圧信号形成回路56から所定の電圧信号がコントローラ50側に入力される。
本実施形態では、電圧信号形成回路56とコントローラ50内の分圧用の抵抗R8とによってラダー形抵抗回路が構成される。そして、電圧信号形成回路56と分圧用の抵抗R8との間で発生した電圧信号が、コントローラ50の電圧信号解析手段60で解析される。そして、駆動回路43が制御されて、モータ内蔵ローラ3側の各コイル(U相,V相,W相)に順番に電流が供給され、モータ12が回転し、モータ内蔵ローラ3のローラ本体11が回転する。
Next, the function of the
Therefore, from the first terminal on the
Further, a predetermined voltage signal is input from the voltage
In the present embodiment, the voltage
即ち本実施形態のモータ内蔵ローラ3は、ローラ本体11の内部に電圧信号形成回路56が設けられており、電圧信号形成回路56で、磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3の検出状況と、異常温度検知手段57の検知状況に応じた電圧を電圧信号解析手段60の入力端子61に発生させる。
即ち磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3の検出状況に応じて電圧信号形成回路56の合成抵抗が変化し、当該合成抵抗とコントローラ50内の分圧用の抵抗R8とで分圧され、入力端子61に入力される電圧が変化する。
本実施形態では、モータ12の回転子19の回転角度と、3個の磁極検出手段H1,H2,H3のオン・オフ状況は、図8の上のグラフの通りである。
That is, in the motor built-in
That is, the combined resistance of the voltage
In the present embodiment, the rotation angle of the
適当な回転角度を基準として、0度から30度の間は、磁極検出手段H1,H3がオン状態となり、磁極検出手段H2がオフ状態となる。
続く30度から60度の間は、磁極検出手段H1だけがオン状態となり、磁極検出手段H2,H3がオフ状態となる。続く60度から90度の間は、磁極検出手段H1,H2がオン状態となり、磁極検出手段H3がオフ状態となる。続く90度から120度の間は、磁極検出手段H2がオン状態となり、磁極検出手段H1,H3がオフ状態となる。続く120度から150度の間は、磁極検出手段H2,H3がオン状態となり、磁極検出手段H1がオフ状態となる。続く150度から180度の間は、磁極検出手段H3がオン状態となり、磁極検出手段H1,H2がオフ状態となる。続く180度から360度の半周は、前記した0度から180度の状態が繰り返される。
なおグラフでは、回転角度が180度から360度の間で温度対応スイッチング素子(サーマルリレー)Q4がオン状態となった場合を例示している。
The magnetic pole detection means H1 and H3 are in the ON state and the magnetic pole detection means H2 is in the OFF state between 0 and 30 degrees with reference to an appropriate rotation angle.
During the subsequent 30 to 60 degrees, only the magnetic pole detecting means H1 is in the on state and the magnetic pole detecting means H2 and H3 are in the off state. During the subsequent 60 to 90 degrees, the magnetic pole detecting means H1 and H2 are in the ON state and the magnetic pole detecting means H3 is in the OFF state. During the subsequent 90 degrees to 120 degrees, the magnetic pole detection means H2 is turned on and the magnetic pole detection means H1 and H3 are turned off. During the subsequent 120 to 150 degrees, the magnetic pole detecting means H2 and H3 are in the ON state and the magnetic pole detecting means H1 is in the OFF state. During the subsequent 150 to 180 degrees, the magnetic pole detection means H3 is turned on and the magnetic pole detection means H1 and H2 are turned off. In the subsequent 180 degrees to 360 degrees, the above-described state of 0 degrees to 180 degrees is repeated.
The graph illustrates the case where the temperature-corresponding switching element (thermal relay) Q4 is turned on when the rotation angle is between 180 degrees and 360 degrees.
ここで、異常温度検知手段57が機能していないことを前提とすると、30度から60度の間は、磁極検出手段H1だけがオン状態となり、磁極検出手段H2,H3がオフ状態となるから、磁極対応スイッチング素子Q1だけがオン状態となり、磁極対応スイッチング素子Q1に供給される12ボルトの電圧は、抵抗R1,R4,R5で減圧され、電圧信号形成回路56から出力される。
続く60度から90度の間は、磁極検出手段H1,H2がオン状態となり、H3がオフ状態となるから、磁極対応スイッチング素子Q1,Q2がオン状態となる。そのため磁極対応スイッチング素子Q1に供給される12ボルトが、抵抗R1,R4,R5で減圧された磁極対応スイッチング素子Q1由来の電圧と、磁極対応スイッチング素子Q2由来の電圧が合成され、電圧信号形成回路56から出力される。
Here, assuming that the abnormal
During the subsequent 60 to 90 degrees, the magnetic pole detecting means H1 and H2 are in the ON state and H3 is in the OFF state, so that the magnetic pole corresponding switching elements Q1 and Q2 are in the ON state. Therefore, 12V supplied to the magnetic pole corresponding switching element Q1 is combined with the voltage derived from the magnetic pole corresponding switching element Q1 and the voltage derived from the magnetic pole corresponding switching element Q2, which are decompressed by the resistors R1, R4 and R5, and the voltage signal forming circuit is formed. It is output from 56.
この様に、モータ12の回転子19の回転角度に応じて、磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3が磁極を検出する組み合わせが変化され、これに応じて、電圧信号形成回路56とコントローラ50内の分圧用の抵抗R8との間に特有の電圧が発生する。具体的には、磁極検出手段(ホールIC)H1,H2,H3が磁極を検出する組み合わせに応じて、電圧信号形成回路56と分圧用の抵抗R8との間に次の図8の電圧が発生する。そしてこの電圧信号が、コントローラ50の電圧信号解析手段60の入力端子61に入力される。
In this way, the combination in which the magnetic pole detection means (Hall ICs) H1, H2, H3 detect the magnetic poles is changed according to the rotation angle of the
コントローラ50では、電圧信号形成回路56からの信号が、一つの入力端子61から入力される。そしてコントローラ50では、電圧信号形成回路56からの信号が、分圧用の抵抗R8との間で分圧され、特有の電圧を発生させ、電圧信号解析手段60に電圧信号が入力される。そして電圧信号解析手段60では、入力された電圧に応じて、6個の出力端子62に選択的に電圧を発生させる。即ちモータ12の回転子19が回転を維持し続ける様に、駆動回路43の切り替えが行われるべく、6個の出力端子62をオンオフする。その結果、回転子19の回転角度に応じて、通電するコイル(U相,V相,W相)が切り替えられる。
In the
またモータ12に過電流が流れた様な状況が発生し、異常温度検知手段57が機能すると、温度対応スイッチング素子Q4がオン状態となる。そのため温度対応スイッチング素子Q4由来の電圧が加算されて電圧信号形成回路56から出力される。
ここで本実施形態では、温度対応スイッチング素子Q4に接続された抵抗R6の抵抗値が他の抵抗に比べて低いので、温度対応スイッチング素子Q4由来の電圧(コントローラ50内において電圧信号形成回路56からの信号と分圧用の抵抗R8との間で分圧されて発生する電圧)は、他の磁極対応スイッチング素子Q1,Q2,Q3に由来する電圧よりも高い。
即ち温度対応スイッチング素子Q4に接続された抵抗R6の抵抗値が他の抵抗に比べて低いので、電圧信号形成回路56の合成抵抗は低下し、分圧用の抵抗R8で分圧される電圧は上昇する。
そのため異常温度検知手段57が機能すると、図8の様に、明らかに高い電圧が電圧信号解析手段60に入力される。
即ち異常温度検知手段57が機能した場合(異常発生時)における電圧信号形成回路56から出力される信号に基づく分圧(電圧)は、一定の閾値以上であり、異常温度検知手段57が機能していない場合(通常時)における電圧信号形成回路56から出力される信号に基づく分圧(電圧)は、一定の閾値未満である。この様に異常温度検知手段57が機能した場合における電圧信号形成回路56から出力される電圧は、通常の場合とは異なる電圧領域の電圧である。
コントローラ50の電圧信号解析手段60がこの高い電圧信号を受信すると、図示しない非常停止回路が働き、モータ12を停止させる。
Further, when a situation occurs such that an overcurrent flows through the
Here, in the present embodiment, the resistance value of the resistor R6 connected to the temperature-corresponding switching element Q4 is lower than that of the other resistors, so that the voltage derived from the temperature-corresponding switching element Q4 (from the voltage
That is, since the resistance value of the resistor R6 connected to the temperature corresponding switching element Q4 is lower than the other resistors, the combined resistance of the voltage
Therefore, when the abnormal temperature detecting means 57 functions, an apparently high voltage is input to the voltage signal analyzing means 60 as shown in FIG.
That is, when the abnormal temperature detecting means 57 functions (when an abnormality occurs), the voltage division (voltage) based on the signal output from the voltage
When the voltage signal analysis means 60 of the
本実施形態のモータ内蔵ローラシステム100では、モータ内蔵ローラ3側のモータ側コネクタ片25と、コントローラ50側のコネクタ片33は、防水形の丸形コネクタの一片である。一般に防水形のコネクタは、端子数が少なく、9端子を有するものは現実的にあまり商品化されていない。そのため従来技術のモータ内蔵ローラでは、防水形のコネクタを採用することが困難であったのに対し、本実施形態では、端子数が5本で足りるので、防水形のコネクタを採用することができることとなった。
In the motor-equipped
本実施形態において、第1抵抗たるR1,R2,R3に異なる値の抵抗を用いているが、同一の値を用いてもよい。また本実施形態において、第2抵抗たるR4,R5に、第1抵抗たるR1,R2,R3よりも小さい値の抵抗を用いているが、同一の値あるいは大きい値としてもよい。 In the present embodiment, the resistances having different values are used as the first resistances R1, R2, R3, but the same value may be used. Further, in the present embodiment, the resistors R4 and R5 which are the second resistors are resistors having a smaller value than the resistors R1, R2 and R3 which are the first resistors, but they may have the same value or a larger value.
図5の実施形態において磁極検出手段H1,H2,H3の出力は、オン状態で「ハイレベル」の出力を想定している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、オン状態で「ローレベル」を出力するホールICを用いてもかまわない。すなわち、図13に示すように磁極対応スイッチング素子Q1',Q2',Q3’にPNP型トランジスタを使うことで対応が可能である。なお図13において、温度対応スイッチング素子Q4'もPNP型として、Q4'のオン状態におけるコレクタ側出力電圧を磁極対応スイッチング素子Q1'〜Q3・'のオン状態におけるコレクタ側出力レベルと同じにレベルになるようにしている。このため温度対応スイッチング素子はQ4'とQ5の2段構成とし、異常温度検知手段57の抵抗値が極端に大きくなった時にQ5がオンとなり、従いQ4'がオンとなる構成としている。しかしながら、図5と同じくQ4のみの構成とし、Q4にNPN型トランジスタを採用した温度対応スイッチングの構成としてもかまわない。
In the embodiment of FIG. 5, the outputs of the magnetic pole detection means H1, H2, H3 are assumed to be "high level" outputs in the ON state. However, the present invention is not limited to this, and a Hall IC that outputs “low level” in the ON state may be used. That is, as shown in FIG. 13, it is possible to use the PNP type transistors for the magnetic pole corresponding switching elements Q1', Q2' and Q3'. In FIG. 13, the temperature-corresponding switching element Q4′ is also a PNP type, and the collector-side output voltage in the ON state of Q4′ is set to the same level as the collector-side output level in the ON state of the magnetic pole-corresponding switching elements Q1′ to Q3·′. I am trying to become. Therefore, the temperature-corresponding switching element has a two-stage structure of Q4' and Q5, and when the resistance value of the abnormal
また、電圧形成回路76の出力を図14のごとく、第1端子に重畳することもできる。この場合第5端子は不要になり、端子数が4本で足りる。なお、図15に示すように、モータ内蔵コントローラにおいて、第1端子は抵抗値の小さい抵抗rを介して、+12V(電源ライン)に接続される。この抵抗の両端間の電圧変動から、磁極検出手段H1,H2,H3の検出状態、異常温度検知手段の検知状態を知ることができる。さらに図14の電圧形成回路76の代わりに、図16の電圧形成回路86(図14においてR4およびR5を使わない回路)を用いることもできる。
Also, the output of the
上記したモータ内蔵ローラ3は、ローラ本体11内にモータ12と減速機13が内蔵されたものであるが、減速機13は必ずしも必要ではない。
The above-described motor built-in
上記した実施形態では、モータ側コネクタ片25等の第1端子をトランジスタ等を駆動する電源入力端子として使用したが、トランジスタ等を駆動する電源を固定子18に給電する電力線から分岐してもよい。
In the above-described embodiment, the first terminal of the motor-
以上説明した各スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,T1,T2,T3,T4,T5,T6は、ベース等に直接、ホールICからの出力信号や、抵抗R7と異常温度検知手段57とで分圧された電圧信号等を入力してオンオフされるが、例えばホールICから出力された信号や、抵抗R7及び異常温度検知手段57で作られた信号電圧を他の緩衝用トランジスタ等に入力し、緩衝用トランジスタの出力を前記したスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,T1,T2,T3,T4,T5,T6に入力してもよい。
Each of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, T1, T2, T3, T4, T5, T6 described above is directly connected to the base or the like by the output signal from the Hall IC, the resistor R7 and the abnormal
また以上説明した実施形態では、電圧信号形成回路56をホールIC(磁極検出手段H1,H2,H3)とは別途に作っているが、ホールICが内蔵するスイッチング回路を組み込んだ形で電圧信号形成回路70を構成してもよい。
即ちホールICは、ホール素子とパワースイッチング回路の全部あるいは一部を一体化して構成されているから、内部にスイッチング回路を持っている。
図9は、ホールIC(H1,H2,H3)が内蔵するスイッチング素子q1,q2,q3を取り込んで電圧信号形成回路70を構成した場合の回路図である。なお前記した実施形態と同一の部材には同一の番号を付している。
図中、h1,h2,h3は、ホールIC(H1,H2,H3)に設けられたホール素子である。
Further, in the embodiment described above, the voltage
That is, since the Hall IC is configured by integrating the Hall element and the power switching circuit in whole or in part, it has a switching circuit inside.
FIG. 9 is a circuit diagram in the case of configuring the voltage
In the figure, h1, h2, and h3 are Hall elements provided in the Hall ICs (H1, H2, H3).
ホール素子h1が磁極を検知して通電状態となると、磁極検出手段H1由来の電圧が消失する。同様にホール素子h2が磁極を検知して通電状態となると、磁極検出手段H2由来の電圧が消失し、ホール素子h3が磁極を検知して通電状態となると、磁極検出手段H3由来の電圧が消失する。
この様に、モータ12の回転子19の回転角度に応じて、ホールIC内の磁極検出手段(ホール素子h1,h2,h3)が磁極を検出する組み合わせが変化され、これに応じて、電圧信号形成回路70では特有の電圧が発生する。具体的には、磁極検出手段H1,H2,H3が磁極を検出する組み合わせに応じて異なる電圧が作られる。そしてこの電圧信号が、コントローラ50に入力される。
When the hall element h1 detects the magnetic pole and becomes energized, the voltage derived from the magnetic pole detection means H1 disappears. Similarly, when the Hall element h2 detects a magnetic pole and becomes energized, the voltage derived from the magnetic pole detection means H2 disappears, and when the Hall element h3 detects a magnetic pole and becomes energized, the voltage derived from the magnetic pole detection means H3 disappears. To do.
In this way, the combination in which the magnetic pole detection means (Hall elements h1, h2, h3) in the Hall IC detects the magnetic pole is changed according to the rotation angle of the
上記した実施形態で採用するモータユニット1は、前記した様に一種のギャードモータであり、本発明はギャードモータにも応用可能である。
また本発明は、ローラモータ内蔵ローラ3に内蔵されるものに限定されず、通常のギャードモータにも応用可能である。
図10、図11、図12は、本発明の実施形態のギャードモータ71である。なお前記した実施形態と同一の部材には同一の番号を付している。
ギャードモータ71は、図13の様に筐体72内にモータ12と減速機13とが内蔵され、モータ12の回転力が減速機で減速されて出力軸(駆動側軸8)から出力するものである。本実施形態のギャードモータ71は、筐体72と、筐体72から突出する固定側短軸4と、ケース2に内蔵された駆動部5及び回路基板15と、駆動部5の動力を受けて回転しケース2から突出する駆動側軸8によって構成されている。
そして回路基板15に電圧信号形成回路56,66,70,76,86が構築されている。
The
Further, the present invention is not limited to being built in the
10, 11, and 12 show a
As shown in FIG. 13, the geared
The voltage
1 モータユニット(ギャードモータ)
3 モータ内蔵ローラ
11 ローラ本体
12 モータ
13 減速機
15 回路基板
18 固定子
19 回転子
25 モータ側コネクタ片(入出力部)
43 駆動回路
50 モータ内蔵ローラ用コントローラ
56 電圧信号形成回路
57 異常温度検知手段
60 電圧信号解析手段
70 電圧信号形成回路
71 ギャードモータ
72 筐体
100 モータ内蔵ローラシステム
Q1,Q2,Q3 磁極対応スイッチング素子
Q1’,Q2’,Q3’ 磁極対応スイッチング素子
Q4,Q4’ 温度対応スイッチング素子
H1,H2,H3 磁極検出手段(ホールIC)
R1 抵抗、第1抵抗
R2 抵抗、第1抵抗
R3 抵抗、第1抵抗
R4 抵抗、第2抵抗
R5 抵抗、第2抵抗
R6 抵抗、第3抵抗
SW1,SW2,SW3 磁極対応スイッチング部
SW4 温度対応スイッチング部
h1,h2,h3 磁極検出手段
1 Motor unit (Gard motor)
3 Motor built-in
43
R1 resistor, first resistor R2 resistor, first resistor R3 resistor, first resistor R4 resistor, second resistor R5 resistor, second resistor R6 resistor, third resistor SW1, SW2, SW3 magnetic pole corresponding switching unit SW4 temperature corresponding switching unit h1, h2, h3 magnetic pole detection means
Claims (1)
ローラ本体の内外に電力及び信号を入出力する入出力部を有し、
前記モータは、複数の巻線によって構成される固定子と、回転子と、複数の磁極検出手段とを有し、回転子の回転位置に応じてローラ本体の外部で電力を供給する対象となる巻線を切り替えるブラシレスモータであり、
ローラ本体内に少なくとも磁極検出手段からの出力に応じてオンオフする磁極対応スイッチング素子と、複数の抵抗によって構成された電圧信号形成回路が内蔵され、前記電圧信号形成回路の合成抵抗は、磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる抵抗値となり、
電圧信号形成回路が、磁極を検知した磁極検出手段の組み合わせによって異なる電圧を前記入出力部に出力することを特徴とするモータ内蔵ローラ。 At least a motor is built in the roller body, and the motor built-in roller that rotates the roller body by transmitting the rotational force of the motor to the roller body,
It has an input/output unit for inputting and outputting electric power and signals inside and outside the roller body,
The motor has a stator composed of a plurality of windings, a rotor, and a plurality of magnetic pole detection means, and is a target for supplying electric power to the outside of the roller body according to the rotational position of the rotor. It is a brushless motor that switches windings,
At least a magnetic pole corresponding switching element which is turned on/off according to the output from the magnetic pole detection means and a voltage signal forming circuit composed of a plurality of resistors are built in the roller body, and the combined resistance of the voltage signal forming circuit detects the magnetic pole. The resistance value varies depending on the combination of the magnetic pole detection means
A roller with a built-in motor, wherein a voltage signal forming circuit outputs a different voltage to the input/output unit depending on a combination of magnetic pole detecting means for detecting a magnetic pole.
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