JP2020162386A - ブラシレスモータ及び検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサマグネットがヨークから外れてしまうことを抑制することができるブラシレスモータ等を提供する。【解決手段】固定子側に設けられた磁気センサ５１と、外周面にメインマグネットが固定された回転軸と、回転軸の先端部の外周面に装着されたヨーク７０と、磁気センサ５１に相対するように設けられたセンサマグネット６１と、ヨーク７０に装着され、ヨーク７０とともに、センサマグネット６１を挟み込む挟み込み部材８０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ブラシレスモータ及び検出装置に関する。

例えば、特許文献１に記載されたモータは、以下のように構成されている。すなわち、ロータは、スピンドル本体の主シャフトの後面にロータ取付シャフトを後方へ突設し、このロータ取付シャフトの外側には円筒状の外部ヨークを固着し、この外部ヨークの内側には主永久磁石を固着し、且つ外部ヨーク及び主永久磁石の後側には当該ロータ位置検出用のセンサー用永久磁石を固着して、機械的に一体化されるように形成されている。

特開平７−１４３７１７号公報

センサマグネットとヨークとを接着剤にて接着することも考えられる。しかしながら、センサマグネットが取り付けられた回転軸が高速回転すると、センサマグネットに生じる遠心力により、接着剤の強度が耐えられず、センサマグネットがヨークから外れてしまうおそれがある。
本発明は、センサマグネットがヨークから外れてしまうことを抑制することができるブラシレスモータ等を提供することを目的とする。

以下、本発明について説明する。以下の説明では、本発明の理解を容易にするために実施の形態中の構成要素の符号等を括弧書きで付記するが、それによって本発明が実施の形態に記載した内容に限定されるものではない。
上記目的のもと完成させた本発明は、固定子（２０）側に設けられた磁気センサ（５１）と、外周面にメインマグネット（１２）が固定された回転軸（１１）と、前記回転軸（１１）の先端部の外周面に装着されたヨーク（７０）と、前記磁気センサ（５１）に相対するように設けられたセンサマグネット（６１）と、前記ヨーク（７０）に装着され、当該ヨーク（７０）とともに、前記センサマグネット（６１）を挟み込む挟み込み部材（８０）と、を備えるブラシレスモータ（１）である。

ここで、前記挟み込み部材（８０）は、前記ヨーク（７０）に対して締め付けられていても良い。
また、前記ヨーク（７０）は、外周面に雄ねじ（７１１）が形成された円筒状の円筒状部（７１）を有し、前記挟み込み部材（８０）は、内周面に、前記雄ねじ（７１１）に締め付けられる雌ねじ（８１１）が形成された円筒状の円筒状部（８１）を有しても良い。

また、他の観点から捉えると、本発明は、回転軸（１１）の中央部及びメインマグネット（１２）を収容するハウジング（３０）に装着された磁気センサ（５１）と、前記ハウジング（３０）から突出した前記回転軸（１１）の先端部に装着されたヨーク（７０）と、前記磁気センサ（５１）に相対するように設けられたセンサマグネット（６１）と、前記ヨーク（７０）に装着され、当該ヨーク（７０）とともに、前記センサマグネット（６１）を挟み込む挟み込み部材（８０）と、を備える検出装置（５０）である。

ここで、前記挟み込み部材（８０）は、前記ヨーク（７０）に対して締め付けられていても良い。
また、前記ヨーク（７０）は、外周面に雄ねじ（７１１）が形成された円筒状の円筒状部（７１）を有し、前記挟み込み部材（８０）は、内周面に、前記雄ねじ（７１１）に締め付けられる雌ねじ（８１１）が形成された円筒状の円筒状部（８１）を有しても良い。
また、前記挟み込み部材（８０）が前記ヨーク（７０）に締め付けられて当該ヨーク（７０）とともに前記センサマグネット（６１）を挟み込んだ状態で、当該ヨーク（７０）は、前記回転軸（１１）に対して回転可能であっても良い。

本発明によれば、センサマグネットがヨークから外れてしまうことを抑制することができるブラシレスモータ等を提供することができる。

本実施の形態に係るブラシレスモータの断面図である。 本実施の形態に係る検出装置を構成する部品の斜視図の一例である。 （ａ）は、マグネットワイヤを巻枠に巻き付けている様子を示す斜視図の一例である。（ｂ）は、偏平化コイルの概略構成を例示する図である。 （ａ）は、円筒化コイルの概略構成を例示する図である。（ｂ）、（ｃ）は、固定子を完成するまでの作業の概略を例示する図である。 （ａ）は、コアレスコイルの配線図の一例である。（ｂ）は、コアレスコイルの概略構成の一例である。 コアレスコイルの断面を例示する図である。 回転軸に対するマグネットユニットの位置を決定する際に用いる位置決め装置の概略構成の一例を示す図である。 Ｕ−ｕコイル、Ｖ−ｖコイル、Ｗ−ｗコイルと、第１センサ、第２センサ、第３センサとの、回転角度位置の関係の一例を示す図である。 マグネットユニットの回転角度と磁気センサからの出力信号との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係るブラシレスモータ１の断面図である。
図２は、本実施の形態に係る検出装置５０を構成する部品の斜視図の一例である。
本実施の形態に係るブラシレスモータ１は、回転子１０と、固定子２０と、固定子２０を収容するハウジング３０とを備えている。

回転子１０は、回転軸１１と、回転軸１１に装着されたメインマグネット１２とを有している。以下では、回転軸１１の軸方向を、単に「軸方向」と称する場合もある。また、軸方向において、図１の左側を「一方側」、図１の右側を「他方側」と称する場合もある。
回転軸１１は、例えば中実円柱状の部材である。メインマグネット１２は、２極に着磁された円筒状の磁石であることを例示することができる。

固定子２０は、コアレスコイル２１と、コアレスコイル２１を保持する円筒状のスタック２２と、スタック２２における他方側の端面に設けられた中継基板２３と、中継基板２３に接続されたリード線２４とを有している。固定子２０については、後で詳述する。

ハウジング３０は、回転軸１１の軸方向の両端部が開口した円筒状のケース３１と、ケース３１における一方側の開口を覆う一方側プレート３２と、ケース３１における他方側の開口を覆う他方側プレート３３とを有している。また、ハウジング３０は、一方側プレート３２に保持されて、回転軸１１の一方の端部側を回転可能に支持する一方側軸受３４と、回転軸１１の他方の端部側を回転可能に支持する他方側軸受３５とを備えている。
一方側プレート３２、他方側プレート３３は、それぞれ、内側に、一方側軸受３４、他方側軸受３５を保持するとともに、ケース３１の内部に嵌め込まれた、略円筒状の部材である。一方側軸受３４及び他方側軸受３５は、ボールベアリングであることを例示することができる。

また、ブラシレスモータ１は、他方側軸受３５よりも他方側に設けられて、回転子１０の回転角度を検出する検出装置５０と、検出装置５０を覆うカバー９０とを備えている。
検出装置５０については、後で詳述する。

カバー９０は、有底円筒状の部材であり、円筒状の円筒状部９１と、円筒状部９１における他方側の開口部を覆う円板状の円板状部９２とを有している。
円筒状部９１の内周面に、他方側プレート３３の外周面が嵌め込まれている。また、円筒状部９１には、内外を連通する連通孔９１１が形成されている。連通孔９１１には、グロメット９１２が嵌め込まれており、グロメット９１２に形成された孔を介して、リード線２４がカバー９０の外へ出ている。

（検出装置５０の構成）
検出装置５０は、磁気センサ５１と、磁気センサ５１が実装されたセンサ基板５２と、磁気センサ５１に相対するように設けられたセンサマグネット６１を有するマグネットユニット６０とを有している。

磁気センサ５１は、磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化するホール素子を有するホールＩＣであることを例示することができる。磁気センサ５１は、第１センサ５１１、第２センサ５１２、第３センサ５１３の３つを有している。第１センサ５１１、第２センサ５１２、第３センサ５１３は、軸方向の他方側から見た場合に、回転軸１１の軸心回りに反時計回転方向に、順に、１２０度間隔で配置されるようにセンサ基板５２に実装されている。磁気センサ５１からの出力信号は、カバー９０に嵌め込まれたグロメット９１２の孔を介してカバー９０の外へ出された信号線５１４にて伝送される。

センサ基板５２は、ハウジング３０の他方側プレート３３における他方側の面に、例えば、ビスなどにて固定されている。センサ基板５２は、コアレスコイル２１に対する、第１センサ５１１、第２センサ５１２及び第３センサ５１３の配置位置が後述する位置となるように固定されている。なお、センサ基板５２は、他方側プレート３３に接着されていても良い。

マグネットユニット６０は、センサマグネット６１と、ハウジング３０から突出した回転軸１１における他方側の端部に装着されたヨーク７０と、ヨーク７０に装着され、ヨーク７０とともに、センサマグネット６１を挟み込む挟み込み部材８０とを有している。

ヨーク７０は、円筒状のヨーク側円筒状部７１と、ヨーク側円筒状部７１における他方側の端部から外側に向かう円板状のヨーク側円板状部７２とを有している。
ヨーク側円筒状部７１の外周面には、雄ねじ７１１が形成されている。また、ヨーク側円筒状部７１の内周面には、内周面から凹んだ溝７１２（図１参照）が全周に亘って形成されている。
ヨーク側円板状部７２は、ヨーク側円筒状部７１の周囲に、ヨーク側円板状部７２における一方側の面から一方側に円筒状に突出した突出部７２１を有している。

挟み込み部材８０は、円筒状の挟み込み側円筒状部８１と、挟み込み側円筒状部８１における他方側の端部から外側に向かう円板状の挟み込み側円板状部８２とを有している。
挟み込み側円筒状部８１の内周面には、ヨーク７０に形成された雄ねじ７１１に締め付けられる雌ねじ８１１が形成されている。
挟み込み側円板状部８２には、周方向に等間隔に複数（図２に示した例では２つ）の貫通孔８２１が形成されている。

センサマグネット６１は、２極に着磁されたリング状の磁石であることを例示することができる。センサマグネット６１の内径は、ヨーク７０の突出部７２１の外径以上であり、センサマグネット６１の外径は、ヨーク７０のヨーク側円板状部７２の外径以下である。センサマグネット６１における軸方向の大きさ、言い換えれば、センサマグネット６１の厚さは、ヨーク７０の突出部７２１における軸方向の大きさ以上である。

以上のように構成されたマグネットユニット６０においては、ヨーク７０の突出部７２１の周囲にセンサマグネット６１を配置した状態で、ヨーク７０に形成された雄ねじ７１１に、挟み込み部材８０に形成された雌ねじ８１１が締め付けられている。挟み込み部材８０における他方側の面が、センサマグネット６１における一方側の面に突き当たるまで、ヨーク７０に形成された雄ねじ７１１に、挟み込み部材８０に形成された雌ねじ８１１が締め付けられている。これにより、センサマグネット６１は、ヨーク７０のヨーク側円板状部７２と、挟み込み部材８０の挟み込み側円板状部８２との間に挟み込まれ、軸方向の移動が抑制される。また、センサマグネット６１は、内周面がヨーク７０の突出部７２１の外周面と接触することにより、半径方向の移動が抑制される。

なお、マグネットユニット６０を組み付ける際に、ヨーク７０に形成された雄ねじ７１１と、挟み込み部材８０に形成された雌ねじ８１１との間に接着剤を塗布しても良い。これにより、挟み込み部材８０がヨーク７０から脱落し難くなる。また、センサマグネット６１における他方側の面と、ヨーク７０のヨーク側円板状部７２における一方側の面との間に接着剤を塗布しても良い。これにより、センサマグネット６１がヨーク７０から脱落し難くなる。また、センサマグネット６１における一方側の面と、挟み込み部材８０の挟み込み側円板状部８２における他方側の面との間に接着剤を塗布しても良い。これにより、挟み込み部材８０がヨーク７０及びセンサマグネット６１から脱落し難くなる。

また、挟み込み部材８０には、複数の貫通孔８２１が形成されているので、ヨーク７０に形成された雄ねじ７１１に、挟み込み部材８０に形成された雌ねじ８１１を締め付ける際には、挟み込み部材８０を回転させるための治具を複数の貫通孔８２１に差し込んで回すことが可能である。これにより、ヨーク７０に、挟み込み部材８０を締め付け易くなっている。

マグネットユニット６０は、回転軸１１における他方側の端部に装着されている。
ここで、回転軸１１における他方側の端部には、外周面から凹んだ溝１１１（図１参照）が全周に亘って形成されている。溝１１１には、サークリップ１１２（図１参照）が嵌め込まれている。サークリップ１１２は、例えば、周方向の一部に切り欠きが形成されたドーナツ状であることを例示することができる。
マグネットユニット６０は、ヨーク７０のヨーク側円筒状部７１における一方側の端部側から、回転軸１１における他方側の端部に嵌め込まれている。そして、ヨーク７０に形成された溝７１２に、回転軸１１の溝１１１に嵌め込まれたサークリップ１１２が嵌り込むまで、差し込まれている。ヨーク７０に形成された溝７１２にサークリップ１１２が嵌り込むことにより、マグネットユニット６０は、軸方向の移動が抑制される。ただし、この状態では、マグネットユニット６０は、回転軸１１に対して回転可能である。

マグネットユニット６０が回転軸１１に対して回転可能である状態で、固定された回転軸１１に対してマグネットユニット６０を回転させることにより、磁気センサ５１に対する、マグネットユニット６０のセンサマグネット６１の回転方向の位置が予め定められた位置となるように位置決めされる。この位置決めを行う方法については後で詳述する。
回転軸１１に対するセンサマグネット６１の位置が決められた後、例えば、その位置で、回転軸１１の外周面と、マグネットユニット６０の、例えば、ヨーク７０のヨーク側円板状部７２における他方側の端面との間に、マーキングを施す。

その後、回転軸１１からマグネットユニット６０を取り外し、マグネットユニット６０のヨーク７０のヨーク側円筒状部７１の内周面に接着剤を塗布する。そして、再度、ヨーク７０の溝７１２に、回転軸１１に嵌め込まれたサークリップ１１２が嵌り込むまで、ヨーク７０のヨーク側円筒状部７１の内部に、回転軸１１を挿入する。また、回転軸１１とマグネットユニット６０とに施されたマーキングが合うまで、回転軸１１に対して、マグネットユニット６０を回転させて、回転軸１１とマグネットユニット６０との位置決めを行う。これにより、マグネットユニット６０が回転軸１１に固定される。

以上のように構成されたマグネットユニット６０は、回転軸１１とともに回転する。そして、センサマグネット６１は、ヨーク７０と、このヨーク７０に装着される挟み込み部材８０とで挟み込まれている。これにより、センサマグネット６１が回転軸１１とともに回転して、センサマグネット６１に遠心力が生じたとしても、センサマグネット６１がヨーク７０から外れてしまい、センサマグネット６１が回転軸１１とともに回転しなくなることが抑制される。たとえ、センサマグネット６１における他方側の面とヨーク７０のヨーク側円板状部７２における一方側の面との間に塗布された接着剤の強度がセンサマグネット６１に生じる遠心力に耐えられずに、接着剤が外れたとしても、センサマグネット６１が回転軸１１とともに回転しなくなることが抑制される。

また、上述したマグネットユニット６０においては、ヨーク７０に形成された雄ねじ７１１に、挟み込み部材８０に形成された雌ねじ８１１が締め付けられているので、挟み込み部材８０がヨーク７０から外れることが抑制される。それゆえ、挟み込み部材８０がヨーク７０から外れることに起因して、センサマグネット６１がヨーク７０から外れてしまい、センサマグネット６１が回転軸１１とともに回転しなくなることが抑制される。

（固定子２０について）
先ず、固定子２０を製造する手法について説明する。
（巻き付け作業）
図３（ａ）は、マグネットワイヤ４１０を巻枠４００に巻き付けている様子を示す斜視図の一例である。
最初に、マグネットワイヤ（以下、「ワイヤ」と称する場合がある。）４１０を、六角柱状の巻枠４００に巻き付ける。その際、使用するワイヤ４１０が巻かれたボビンを３個用意する。
先ず、巻枠４００を一方の回転方向に予め定められた所定回転数だけ回転させて、３個のボビンの内の一のボビンである第１ボビン（不図示）に巻かれているワイヤ４１１を巻枠４００に巻き付ける。これにより、第１ボビンに巻かれていたワイヤ４１１を用いて、一方の回転方向に所定巻数分巻かれた第１コイル２１１が形成される。以下、第１ボビンに巻かれていたワイヤ４１１の巻き始め端部を第１端部２１１ｓと称する場合がある。

次に、第１ボビンに巻かれていたワイヤ４１１であって、第１コイル２１１を巻き終えた後のワイヤ４１１、言い換えれば、第１コイル２１１と第１ボビンとの間にあるワイヤ４１１と、３個のボビンの内の他のボビンである第２ボビン（不図示）に巻かれていたワイヤ４１２の先端部とを絡ませる。そして、巻枠４００を他方の回転方向に所定回転数だけ回転させて、第２ボビンに巻かれているワイヤ４１２を巻枠４００に巻き付ける。これにより、第２ボビンに巻かれていたワイヤ４１２を用いて、他方の回転方向に所定巻数分巻かれた第２コイル２１２が形成される。以下、第２ボビンに巻かれていたワイヤ４１２の巻き始め端部を第２端部２１２ｓと称する場合がある。

次に、第２ボビンに巻かれていたワイヤ４１２であって、第２コイル２１２を巻き終えた後のワイヤ４１２、言い換えれば、第２コイル２１２と第２ボビンとの間にあるワイヤ４１２と、３個のボビンの内の残りのボビンである第３ボビン（不図示）に巻かれていたワイヤ４１３の先端部とを絡ませる。そして、巻枠４００を一方の回転方向に所定回転数だけ回転させて、第３ボビンに巻かれているワイヤ４１３を巻枠４００に巻き付ける。これにより、第３ボビンに巻かれていたワイヤ４１３を用いて、一方の回転方向に所定巻数分巻かれた第３コイル２１３が形成される。以下、第３ボビンに巻かれていたワイヤ４１３の巻き始め端部を第３端部２１３ｓと称する場合がある。

次に、第３ボビンに巻かれていたワイヤ４１３であって、第３コイル２１３を巻き終えた後のワイヤ４１３、言い換えれば、第３コイル２１３と第３ボビンとの間にあるワイヤ４１３と、第１ボビンに巻かれていたワイヤ４１１であって、第１コイル２１１を巻き終えた後のワイヤ４１１とを絡ませる。そして、巻枠４００を他方の回転方向に所定回転数だけ回転させて、第１ボビンに巻かれているワイヤ４１１を巻枠４００に巻き付ける。これにより、第１ボビンに巻かれていたワイヤ４１１を用いて、他方の回転方向に所定巻数分巻かれた第４コイル２１４が形成される。その後、第１ボビンに巻かれていたワイヤ４１１を、第４コイル２１４と第１ボビンとの間にて切断する。この切断部位が、第４コイル２１４の巻き終わり端部となる。以下、第４コイル２１４の巻き終わり端部を第４端部２１４ｅと称する場合がある。

次に、第４コイル２１４と第４コイル２１４の巻き終わり端部との間にあるワイヤ４１１と、第２ボビンに巻かれていたワイヤ４１２であって、第２コイル２１２を巻き終えた後のワイヤ４１２とを絡ませる。そして、巻枠４００を一方の回転方向に所定回転数だけ回転させて、第２ボビンに巻かれているワイヤ４１２を巻枠４００に巻き付ける。これにより、第２ボビンに巻かれていたワイヤ４１２を用いて、一方の回転方向に所定巻数分巻かれた第５コイル２１５が形成される。その後、第２ボビンに巻かれていたワイヤ４１２を、第５コイル２１５と第２ボビンとの間にて切断する。この切断部位が、第５コイル２１５の巻き終わり端部となる。以下、第５コイル２１５の巻き終わり端部を第５端部２１５ｅと称する場合がある。

次に、第５コイル２１５と第５コイル２１５の巻き終わり端部との間にあるワイヤ４１２と、第３ボビンに巻かれていたワイヤ４１３であって、第３コイル２１３を巻き終えた後のワイヤ４１３とを絡ませる。そして、巻枠４００を他方の回転方向に所定回転数だけ回転させて、第３ボビンに巻かれているワイヤ４１３を巻枠４００に巻き付ける。これにより、第３ボビンに巻かれていたワイヤ４１３を用いて、他方の回転方向に所定巻数分巻かれた第６コイル２１６が形成される。その後、第３ボビンに巻かれていたワイヤ４１３を、第６コイル２１６と第３ボビンとの間にて切断する。この切断部位が、第６コイル２１６の巻き終わり端部となる。以下、第６コイル２１６の巻き終わり端部を第６端部２１６ｅと称する場合がある。

（偏平化コイル生成作業）
図３（ｂ）は、偏平化コイル２１７の概略構成を例示する図である。
第１コイル２１１〜第６コイル２１６を巻枠４００に巻き付けた状態で、これら第１コイル２１１〜第６コイル２１６にテープ４０１を貼って仮固定する。その状態で、第１コイル２１１〜第６コイル２１６を巻枠４００から抜き取る。そして、巻枠４００から抜き取った筒状の第１コイル２１１〜第６コイル２１６を斜めに倒して、偏平化コイル２１７を生成する。

（円筒化コイル生成作業）
図４（ａ）は、円筒化コイル２１８の概略構成を例示する図である。
偏平化コイル２１７を、円筒状又は円柱状の治具に巻き付けて、円筒状の円筒化コイル２１８を生成する。

なお、上述した巻き付け作業終了後、円筒化コイル生成作業終了までのいずれかのタイミングで、第２コイル２１２と第５コイル２１５との間のワイヤを切断する。以下、第２コイル２１２の巻き終わり端部を第７端部２１２ｅと称する場合がある。また、第５コイル２１５の巻き始め端部を第８端部２１５ｓと称する場合がある。

（固定子生成作業）
図４（ｂ）、図４（ｃ）は、固定子２０を完成するまでの作業の概略を例示する図である。
円筒状のスタック２２の内周面に、円筒化コイル２１８を接着する。また、円筒状のスタック２２における他方側の端面に、中継基板２３を接着する。
その後、中継基板２３上に、円筒化コイル２１８に形成された端部である、第１端部２１１ｓ、第２端部２１２ｓ、第３端部２１３ｓ、第４端部２１４ｅ、第５端部２１５ｅ、第６端部２１６ｅ、第７端部２１２ｅ及び第８端部２１５ｓを配線して半田付けを行う。その後、中継基板２３にリード線２４の半田付けを行う。

（コアレスコイル２１の配線図について）
図５（ａ）は、コアレスコイル２１の配線図の一例である。図５（ｂ）は、コアレスコイル２１の概略構成の一例である。
中継基板２３上に、円筒化コイル２１８に形成された端部を配線するにあたって、第１端部２１１ｓと、第３端部２１３ｓと、第８端部２１５ｓとを結線して、中性点端子２１９とする。また、第２端部２１２ｓと第５端部２１５ｅとを結線する。また、第４端部２１４ｅ、第６端部２１６ｅ及び第７端部２１２ｅを相端子とする。

これにより、コアレスコイル２１は、図５（ａ）に示すように、第１コイル２１１と第４コイル２１４、第２コイル２１２と第５コイル２１５、第３コイル２１３と第６コイル２１６を、それぞれ直列に接続した三相スター結線コイルとなる。なお、以下では、第１コイル２１１と第４コイル２１４とから構成される相をＶ相、第２コイル２１２と第５コイル２１５とから構成される相をＷ相、第３コイル２１３と第６コイル２１６とから構成される相をＵ相と称する場合がある。第４端部２１４ｅがＶ相端子、第６端部２１６ｅがＵ相端子、第７端部２１２ｅがＷ相端子となる。

ただし、第１コイル２１１と第４コイル２１４とから構成される相をＷ相、第２コイル２１２と第５コイル２１５とから構成される相をＵ相、第３コイル２１３と第６コイル２１６とから構成される相をＶ相としても良い。また、第１コイル２１１と第４コイル２１４とから構成される相をＵ相、第２コイル２１２と第５コイル２１５とから構成される相をＶ相、第３コイル２１３と第６コイル２１６とから構成される相をＷ相としても良い。

図６は、コアレスコイル２１の断面を例示する図である。図６は、コアレスコイル２１における軸方向の中央部の断面を示している。
図６に示すように、コアレスコイル２１における軸方向の中央部では、第１コイル２１１と第４コイル２１４とが積層状態となりＶ相を、第２コイル２１２と第５コイル２１５とが積層状態となりＷ相を、第３コイル２１３と第６コイル２１６とが積層状態となりＵ相をそれぞれ形成する。以下では、第１コイル２１１及び第４コイル２１４をＶ−ｖコイル２１Ｖ、第２コイル２１２及び第５コイル２１５をＷ−ｗコイル２１Ｗ、第３コイル２１３及び第６コイル２１６をＵ−ｕコイル２１Ｕと称する場合がある。

（マグネットユニット６０の位置決めについて）
図７は、回転軸１１に対するマグネットユニット６０の位置を決定する際に用いる位置決め装置５００の概略構成の一例を示す図である。
位置決め装置５００は、Ｕ相端子に接続されたリード線と、Ｖ相端子に接続されたリード線とに接続され、１００Ｖの交流の電力源を入力として、これを整流し、コアレスコイル２１に、Ｕ相からＶ相に一定の電流を流す安定化電源５１０を有している。
また、位置決め装置５００は、安定化電源５１０が一定の電流を流した場合に、回転軸１１を固定するロック治具５２０を有している。

また、位置決め装置５００は、磁気センサ５１からの出力信号に応じて点灯する３つのＬＥＤである、第１ＬＥＤ５３１、第２ＬＥＤ５３２、第３ＬＥＤ５３３を有する位置検出治具５３０を備えている。位置検出治具５３０は、第１ＬＥＤ５３１、第２ＬＥＤ５３２及び第３ＬＥＤ５３３の、点灯及び消灯を制御する駆動回路５３５を有している。
駆動回路５３５には、第１センサ５１１、第２センサ５１２、第３センサ５１３それぞれからの出力信号が入力される。そして、駆動回路５３５は、これら磁気センサ５１からの出力信号に基づいて点灯及び消灯を制御する。
また、位置決め装置５００は、１００Ｖの交流電源を直流電源に変換するスイッチング電源５４０を有している。

ここで、Ｕ−ｕコイル２１Ｕ、Ｖ−ｖコイル２１Ｖ、Ｗ−ｗコイル２１Ｗと、第１センサ５１１、第２センサ５１２、第３センサ５１３との位置関係について説明する。
図８は、Ｕ−ｕコイル２１Ｕ、Ｖ−ｖコイル２１Ｖ、Ｗ−ｗコイル２１Ｗと、第１センサ５１１、第２センサ５１２、第３センサ５１３との、回転角度位置の関係の一例を示す図である。

以下では、Ｕ−ｕコイル２１Ｕを構成するコイルの内、Ｕ相端子側のコイルをＵコイル２１ＵＵ、回転軸１１の軸心に対して、Ｕコイル２１ＵＵと対称な位置にあるコイルをｕコイル２１Ｕｕと称する場合がある。また、Ｖ−ｖコイル２１Ｖを構成するコイルの内、Ｖ相端子側のコイルをＶコイル２１ＶＶ、回転軸１１の軸心に対して、Ｖコイル２１ＶＶと対称な位置にあるコイルをｖコイル２１Ｖｖと称する場合がある。また、Ｗ−ｗコイル２１Ｗを構成するコイルの内、Ｗ相端子側のコイルをＷコイル２１ＷＷ、回転軸１１の軸心に対して、Ｗコイル２１ＷＷと対称な位置にあるコイルをｗコイル２１Ｗｗと称する場合がある。

図８に示すように、Ｕコイル２１ＵＵ、ｗコイル２１Ｗｗ、Ｖコイル２１ＶＶ、ｕコイル２１Ｕｕ、Ｗコイル２１ＷＷ、ｖコイル２１Ｖｖが、反時計回転方向に順に並んでいる。そして、Ｕコイル２１ＵＵとｗコイル２１Ｗｗとの間の回転角度位置に第１センサ５１１が配置され、Ｖコイル２１ＶＶとｕコイル２１Ｕｕとの間の回転角度位置に第２センサ５１２が配置され、Ｗコイル２１ＷＷとｖコイル２１Ｖｖとの間の回転角度位置に第３センサ５１３が配置されている。

そして、安定化電源５１０がＵ相からＶ相に一定の電流を流すと、Ｕコイル２１ＵＵには、図８に示すように、紙面に直交する方向に、手前から奥へ電流が流れ、ｕコイル２１Ｕｕには、奥から手前へ電流が流れる。また、ｖコイル２１Ｖｖには、図８に示すように、紙面に直交する方向に、手前から奥へ電流が流れ、Ｖコイル２１ＶＶには、奥から手前へ電流が流れる。これらＵコイル２１Ｕ、Ｖコイル２１Ｖに流れる電流に応じて発生する磁界により、回転子１０が図８に示す回転角度にて停止する。つまり、回転子１０は、メインマグネット１２のＮ極がｗコイル２１Ｗｗと対向する位置に、Ｓ極がＷコイル２１ＷＷと対向する位置に停止する。言い換えれば、回転子１０は、メインマグネット１２のＮ極とＳ極との境界面上に、第２センサ５１２が位置するように停止する。

図９は、マグネットユニット６０の回転角度と磁気センサ５１からの出力信号との関係を示す図である。
図９には、Ｕ相からＶ相に一定の電流を流して回転子１０を固定した状態で、回転軸１１周りに、マグネットユニット６０を図８の反時計回転方向に回転させた場合の、第１センサ５１１、第２センサ５１２、第３センサ５１３からの出力信号を示している。第１センサ５１１、第２センサ５１２、第３センサ５１３は、センサマグネット６１のＮ極が近付いたら出力信号がＨｉｇｈに変化し、Ｓ極が近付いたら出力信号がＬｏｗに変化する。そして、第１センサ５１１の出力信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化する回転角度を０度とすると、０度〜１８０度で第１センサ５１１の出力信号がＨｉｇｈとなり、１２０度〜３００度で第２センサ５１２の出力信号がＨｉｇｈとなる。また、回転角度が２４０度〜４２０度、言い換えれば、０度〜６０度及び２４０度〜３６０度で第３センサ５１３の出力信号がＨｉｇｈとなる。

位置検出治具５３０の第１ＬＥＤ５３１は、第３センサ５１３の出力信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わったときに点灯開始し、第１センサ５１１の出力信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わったときに消灯するように構成されている。つまり、駆動回路５３５は、第３センサ５１３の出力信号の立ち下がりのエッジのタイミングにて第１ＬＥＤ５３１を点灯開始させ、第１センサ５１１の出力信号の立ち下がりのエッジのタイミングにて第１ＬＥＤ５３１を消灯させる。

また、第２ＬＥＤ５３２は、第２センサ５１２の出力信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったときに点灯開始し、第１センサ５１１の出力信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わったときに消灯するように構成されている。つまり、駆動回路５３５は、第２センサ５１２の出力信号の立ち上がりのエッジのタイミングにて第２ＬＥＤ５３２を点灯開始させ、第１センサ５１１の出力信号の立ち下がりのエッジのタイミングにて第２ＬＥＤ５３２を消灯させる。

また、第３ＬＥＤ５３３は、第２センサ５１２の出力信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったときに点灯するように構成されている。つまり、駆動回路５３５は、第２センサ５１２の出力信号の立ち上がりのエッジのタイミングにて第３ＬＥＤ５３３を点灯させる。言い換えれば、駆動回路５３５は、第１センサ５１１の出力信号がＨｉｇｈであって、第３センサ５１３の出力信号がＬｏｗである場合に、第２センサ５１２の出力信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったときに第３ＬＥＤ５３３を一瞬点灯させる。

上述したように、コアレスコイル２１のＵ相からＶ相に一定の電流を流して回転子１０を固定した状態では、回転子１０のメインマグネット１２のＮ極とＳ極との境界面上に第２センサ５１２が位置する。そのため、第３ＬＥＤ５３３が点灯開始したとき、言い換えれば、第２センサ５１２の出力信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったときに、マグネットユニット６０のセンサマグネット６１のＮ極とＳ極との境界面上に第２センサ５１２が位置する。つまり、第３ＬＥＤ５３３が点灯開始したときに、メインマグネット１２のＮ極及びＳ極の位置と、センサマグネット６１のＮ極及びＳ極の位置とが一致する。

それゆえ、回転軸１１に対するマグネットユニット６０の位置を決定する作業を行う作業者は、コアレスコイル２１のＵ相からＶ相に一定の電流を流した状態で、固定された回転軸１１における他方側の端部にマグネットユニット６０を嵌め込み、反時計回転方向に回転させる。そして、作業者は、第３ＬＥＤ５３３が消灯状態から点灯したときに、マグネットユニット６０を停止させることで、回転軸１１に対するマグネットユニット６０の位置を適切な位置に決定することが可能となる。このように、第３ＬＥＤ５３３は、マグネットユニット６０の回転を停止させる停止用照明器の一例である。なお、第３ＬＥＤ５３３は、赤色に点灯することを例示することができる。

位置決めを行う作業者は、例えば、第３ＬＥＤ５３３が点灯した位置で、回転軸１１とマグネットユニット６０との間にマーキングを施すと良い。そして、その後、回転軸１１にマグネットユニット６０を固定する作業者は、固定する際に、回転軸１１とマグネットユニット６０との間に施されたマーキングを目印にして、回転軸１１とマグネットユニット６０との位置を定めることが可能となる。このようにして、マグネットユニット６０を回転軸１１に対して適切な位置に位置決めすることができる。

また、上述した位置検出治具５３０においては、マグネットユニット６０の回転角度が、０度〜６０度、１８０度〜３６０度の範囲にあるときには、第１ＬＥＤ５３１、第２ＬＥＤ５３２及び第３ＬＥＤ５３３のいずれも点灯しない。そして、コアレスコイル２１のＵ相からＶ相に一定の電流を流した状態で、固定された回転軸１１にマグネットユニット６０を嵌め込んだときに、第１ＬＥＤ５３１、第２ＬＥＤ５３２及び第３ＬＥＤ５３３のいずれも点灯していない状態から、マグネットユニット６０を反時計回転方向に回転させると、先ず、第１ＬＥＤ５３１が点灯開始する。さらに、マグネットユニット６０を反時計回転方向に回転させると、第１ＬＥＤ５３１が点灯している状態で、第２ＬＥＤ５３２及び第３ＬＥＤ５３３が点灯開始する。それゆえ、第１ＬＥＤ５３１、第２ＬＥＤ５３２及び第３ＬＥＤ５３３全てが点灯状態となったときにマグネットユニット６０の位置が適切な位置となる。ゆえに、作業者は、マグネットユニット６０を反時計回転方向に回転させているときに、第１ＬＥＤ５３１、第２ＬＥＤ５３２及び第３ＬＥＤ５３３のいずれも点灯しない状態から第１ＬＥＤ５３１が点灯開始したときに、もうすぐ第３ＬＥＤ５３３が点灯し始めることを認識することが可能となる。ゆえに、マグネットユニット６０の回転を停止させる準備をすることが可能となる。このように、第１ＬＥＤ５３１は、第３ＬＥＤ５３３が点灯するタイミングよりも先に点灯開始する先行照明器の一例である。なお、第１ＬＥＤ５３１は、緑色に点灯することを例示することができる。

また、第３ＬＥＤ５３３が点灯するタイミングに合わせて、第２ＬＥＤ５３２をも点灯開始させることにより、第１ＬＥＤ５３１、第２ＬＥＤ５３２及び第３ＬＥＤ５３３全てが点灯状態となるので、作業者は、マグネットユニット６０が適切な位置となったことを、自信を持って認識することができる。このように、第２ＬＥＤ５３２は、第３ＬＥＤ５３３が点灯開始するタイミングと同じタイミングで点灯開始する同時照明器の一例である。なお、第２ＬＥＤ５３２は、緑色に点灯することを例示することができる。

また、コアレスコイル２１のＵ相からＶ相に一定の電流を流した状態で、固定された回転軸１１にマグネットユニット６０を嵌め込んだときに、第１ＬＥＤ５３１、第２ＬＥＤ５３２及び第３ＬＥＤ５３３のいずれも点灯していない状態から、マグネットユニット６０を、適切な回転方向とは反対方向に回転させた場合には、第１ＬＥＤ５３１及び第２ＬＥＤ５３２が同じタイミングで点灯開始するので、作業者に、適切な回転方向とは反対方向に回転させていることを容易に認識させることができる。

また、コアレスコイル２１のＵ相からＶ相に一定の電流を流した状態で、固定された回転軸１１にマグネットユニット６０を嵌め込んだときに、第１ＬＥＤ５３１及び第２ＬＥＤ５３２がともに点灯している状態から、マグネットユニット６０を、適切な回転方向とは反対方向に回転させた場合には、第２ＬＥＤ５３２が消灯する。それゆえ、作業者に、適切な回転方向とは反対方向に回転させていることを容易に認識させることができる。

また、コアレスコイル２１のＵ相からＶ相に一定の電流を流した状態で、固定された回転軸１１にマグネットユニット６０を嵌め込んだときに、第１ＬＥＤ５３１のみが点灯している状態から、マグネットユニット６０を、適切な回転方向とは反対方向に回転させた場合には、第１ＬＥＤ５３１が消灯する。それゆえ、作業者に、適切な回転方向とは反対方向に回転させていることを容易に認識させることができる。

なお、第１センサ５１１の出力信号がＨｉｇｈであって、第３センサ５１３の出力信号がＬｏｗである場合に、第２センサ５１２の出力信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったときに第３ＬＥＤ５３３を点灯させる期間は、位置決めを行う作業者が、第１ＬＥＤ５３１、第２ＬＥＤ５３２及び第３ＬＥＤ５３３全てが点灯状態となったことを認識するのに十分な期間であることが望ましい。一方で、第３ＬＥＤ５３３を点灯させる期間が長くなると、その期間内に回転軸１１に対してマグネットユニット６０が回転させられ、マグネットユニット６０の位置が適切な位置からずれてしまうおそれがある。以上の事項に鑑み、第３ＬＥＤ５３３を点灯させる期間は、例えば２秒間であることを例示することができる。あるいは、第３ＬＥＤ５３３を点灯させる期間は、マグネットユニット６０の位置決めを行う作業者が、マグネットユニット６０を回転軸１１に対して予め定められた回転速度で回転させた場合に、第２センサ５１２の出力信号の立ち上がりのエッジから予め定められた所定回転角度（例えば、２０度）だけ回転させるのに要する期間であることを例示することができる。

以上説明した位置決め装置５００を用いることにより、作業者は、マグネットユニット６０を回転軸１１に対して精度高く位置決めすることが可能となる。
また、検出装置５０を、磁気センサ５１をハウジング３０に装着した状態で、マグネットユニット６０を回転軸１１に対して回転させることで、回転軸１１に対するマグネットユニット６０の位置を適切な位置に合わせることができる構成としたことで、位置調整を行う作業時間を削減することができる。

例えば、先に回転軸１１にマグネットユニット６０を固定した状態で、センサ基板５２をハウジング３０に取り付ける位置を決めるために、センサ基板５２の位置を少しずつ変化させながら回転子１０を回転させて、無負荷電流値が最小かつ正逆回転で同じ電流値となるようセンサ基板５２の位置を調整する方法と比較する。この方法では、センサ基板５２の位置を変えて、その位置での電流値を測定しなければならない。
これに対して、本実施の形態に係る位置決め方法においては、回転子１０を回転させて電流値を測定する必要がないため、簡単かつ短時間で位置決めを行うことが可能となる。また、本実施の形態に係る位置決め方法においては、回転子１０を回転させる必要がないため、回転子１０を回転させて電流値を測定する方法と比較して安全に位置決めを行うことが可能となる。

なお、第１ＬＥＤ５３１及び第２ＬＥＤ５３２を設けずに、第３ＬＥＤ５３３のみを設け、固定された回転軸１１に対してマグネットユニット６０を回転させて、第３ＬＥＤ５３３が点灯したときに、マグネットユニット６０を停止させるようにしても良い。
あるいは、第２ＬＥＤ５３２を設けずに、第１ＬＥＤ５３１と第３ＬＥＤ５３３とを設け、固定された回転軸１１に対してマグネットユニット６０を回転させて、第１ＬＥＤ５３１及び第３ＬＥＤ５３３が点灯したときに、マグネットユニット６０を停止させるようにしても良い。

また、第１ＬＥＤ５３１は、第３センサ５１３の出力信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わったときに点灯開始しているが、特にかかる態様に限定されない。例えば、第１ＬＥＤ５３１は、第１センサ５１１の出力信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったときに点灯開始しても良い。つまり、駆動回路５３５は、第１センサ５１１の出力信号の立ち上がりのエッジのタイミングにて第１ＬＥＤ５３１を点灯開始させ、第１センサ５１１の出力信号の立ち下がりのエッジのタイミングにて第１ＬＥＤ５３１を消灯させても良い。

また、上述した位置検出治具５３０においては、第３ＬＥＤ５３３を点灯させて、作業者に、視覚的に報知する態様であるが、特にかかる態様に限定されない。例えば、第３ＬＥＤ５３３を点灯させる代わりに、音を発生するなど、聴覚的に、作業者に報知しても良い。

また、上述した位置決め装置５００は、マグネットユニット６０の位置決めを行う作業者が、自らの手で、マグネットユニット６０を回転軸１１に対して回転させることでマグネットユニット６０の位置を定めるのに好適な装置である。マグネットユニット６０の位置決めを行う作業を、ロボットに行わせる場合には、位置決め装置５００を以下のように構成すると良い。

すなわち、ロボットのアームにマグネットユニット６０を持たせて、マグネットユニット６０を回転軸１１における他方側の端部に嵌め込むとともに、マグネットユニット６０を回転軸１１の周囲に回転させる。そして、ロボットが、第２センサ５１２からの出力信号を取得するとともに、第２センサ５１２の出力信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったときに、マグネットユニット６０の回転を停止させると良い。

マグネットユニット６０の回転を停止させた後は、ロボットが、回転軸１１とマグネットユニット６０との間にマーキングを施しても良いし、人間がマーキングを施しても良い。また、マグネットユニット６０のヨーク７０のヨーク側円筒状部７１の内周面に接着剤を塗布した状態でロボットのアームにマグネットユニット６０を持たせて回転軸１１に対して回転させ、第２センサ５１２の出力信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったときに、マグネットユニット６０の回転を停止させるとともにその位置で固定しても良い。これにより、マーキングを施す作業を削減することが可能になる。

１…ブラシレスモータ、１０…回転子、１１…回転軸、１２…メインマグネット、２０…固定子、２１…コアレスコイル、３０…ハウジング、５０…検出装置、５１…磁気センサ、５２…センサ基板、６０…マグネットユニット、６１…センサマグネット、７０…ヨーク、７１…ヨーク側円筒状部、７２…ヨーク側円板状部、８０…挟み込み部材、８１…挟み込み側円筒状部、８２…挟み込み側円板状部、７１１…雄ねじ、８１１…雌ねじ

Claims (7)

1. 固定子側に設けられた磁気センサと、
   外周面にメインマグネットが固定された回転軸と、
   前記回転軸の先端部の外周面に装着されたヨークと、
   前記磁気センサに相対するように設けられたセンサマグネットと、
   前記ヨークに装着され、当該ヨークとともに、前記センサマグネットを挟み込む挟み込み部材と、
   を備えるブラシレスモータ。
2. 前記挟み込み部材は、前記ヨークに対して締め付けられる
   請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記ヨークは、外周面に雄ねじが形成された円筒状の円筒状部を有し、
   前記挟み込み部材は、内周面に、前記雄ねじに締め付けられる雌ねじが形成された円筒状の円筒状部を有する、
   請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 回転軸の中央部及びメインマグネットを収容するハウジングに装着された磁気センサと、
   前記ハウジングから突出した前記回転軸の先端部に装着されたヨークと、
   前記磁気センサに相対するように設けられたセンサマグネットと、
   前記ヨークに装着され、当該ヨークとともに、前記センサマグネットを挟み込む挟み込み部材と、
   を備える検出装置。
5. 前記挟み込み部材は、前記ヨークに対して締め付けられる
   請求項４に記載の検出装置。
6. 前記ヨークは、外周面に雄ねじが形成された円筒状の円筒状部を有し、
   前記挟み込み部材は、内周面に、前記雄ねじに締め付けられる雌ねじが形成された円筒状の円筒状部を有する、
   請求項５に記載の検出装置。
7. 前記挟み込み部材が前記ヨークに締め付けられて当該ヨークとともに前記センサマグネットを挟み込んだ状態で、当該ヨークは、前記回転軸に対して回転可能である
   請求項５又は６に記載の検出装置。