JP2023122944A - motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータに関する。 The present invention relates to motors.
回転子(ロータ)の位置を検出するための位置センサを備えたモータが知られている。位置センサには、光学式センサや磁気式センサ等が用いられる。光学式センサの一例として光学式エンコーダが挙げられ、磁気式センサの一例としてホール素子が挙げられる。 Motors with position sensors for detecting the position of a rotor are known. An optical sensor, a magnetic sensor, or the like is used as the position sensor. An example of an optical sensor is an optical encoder, and an example of a magnetic sensor is a Hall element.
位置センサとしてのホール素子を複数備えているモータでは、それぞれのホール素子から出力される電圧(ホール信号)が有する特徴を利用してロータの位置が推定されることがある。 In a motor having a plurality of Hall elements as position sensors, the position of the rotor may be estimated using the characteristics of the voltages (Hall signals) output from each Hall element.
1つのモータに搭載される複数のホール素子の寸法,形状、材料特性,搭載位置などは、完全に同一ではない。つまり、1つのモータに搭載されている複数のホール素子にはばらつきが存在する。この結果、それぞれのホール素子から出力されるホール信号には、ばらつきに起因する固有の特徴が存在する。したがって、各ホール素子から出力されるホール信号に存在する特徴をマイクロコンピュータに学習させることにより、当該マイクロコンピュータにロータの位置を推定させることができる。 The dimensions, shapes, material properties, mounting positions, etc. of a plurality of Hall elements mounted on one motor are not completely the same. In other words, variations exist among the plurality of Hall elements mounted on one motor. As a result, the Hall signal output from each Hall element has unique characteristics due to variations. Therefore, the microcomputer can estimate the position of the rotor by making the microcomputer learn the features present in the Hall signal output from each Hall element.
しかし、ホール信号の特徴は様々なばらつきに起因しており、無作為に発生する。このため、偶然に、同一又は略同一の特徴を有するホール信号を出力する2つ以上のホール素子が1つのモータに搭載されることもあり得る。この場合、ロータの位置が誤って推定される虞がある。 However, the characteristics of the Hall signal are due to various variations and occur randomly. For this reason, two or more Hall elements that output Hall signals having the same or substantially the same characteristics may accidentally be mounted on one motor. In this case, the position of the rotor may be erroneously estimated.
一実施形態に係るモータは、ステータおよびロータを備えるモータである。前記ロータは、磁性体によって形成されたロータコアと、前記ロータコア上に、前記ロータの回転方向に沿って並べられた複数の磁石と、共通の実装面上に配置され、前記磁石の磁界を検出可能な複数の磁気センサと、を有する。複数の前記磁石のそれぞれは、互いに異なる形状を有する。 A motor according to one embodiment is a motor comprising a stator and a rotor. The rotor is arranged on a common mounting surface with a rotor core made of a magnetic material and a plurality of magnets arranged on the rotor core along the direction of rotation of the rotor, and the magnetic field of the magnets can be detected. and a plurality of magnetic sensors. Each of the plurality of magnets has a shape different from each other.
本発明の一態様によれば、ロータの位置推定の正確度が向上したモータが提供される。 According to one aspect of the present invention, a motor with improved accuracy of rotor position estimation is provided.
<第1の実施の形態>
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態を説明するために参照する全ての図面において、同一又は実質的に同一の構成には同一の符号を用いる。また、既に説明した構成については、原則として繰り返しの説明は行わない。
<First embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in all the drawings referred to for describing the embodiments, the same reference numerals are used for the same or substantially the same configurations. Also, as a general rule, the already explained configuration will not be repeated.
図1は、第1の実施形態に係るモータ1Aの構造を示す分解斜視図である。図2は、モータ1Aの構造を示す斜視図である。また、図3は、モータ1Aの構造を示す断面図である。なお、図3に示されている断面は、モータ1Aを図2中のX-X線に沿って切断したときの断面である。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a motor 1A according to the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the motor 1A. Also, FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the motor 1A. Note that the cross section shown in FIG. 3 is a cross section of the motor 1A cut along line XX in FIG.
<モータの概要>
モータ1Aは、ハウジング10,ステータ20,ロータ30,基板40等を備えている。ハウジング10に収容されているロータ30は、同じくハウジング10に収容されているステータ20の径方向内側に配置されており、ステータ20に対して回転可能である。つまり、モータ1Aは、インナーロータ型モータである。
<Overview of motor>
The motor 1A includes a
<ハウジング>
ハウジング10は、互いに組み合わされる2つの部材から構成されている。より特定的には、ハウジング10は、ベース部材11aとカバー部材11bとから構成されている。なお、図2,図3では、カバー部材11bの図示が省略されている。ベース部材11aは、底壁部12と、一対の固定片13a,13bと、一対のリブ14a,14bと、を備えている。
<Housing>
The
ベース部材11aの底壁部12は、円形又は略円形であって、その中心に貫通孔15が設けられている。さらに、ベース部材11aの底壁部12には、貫通孔15と連通する円筒状のシャフトホルダ16が設けられている。
The
固定片13a,13bは、底壁部12の縁から底壁部12と平行に張り出している。一方、リブ14a,14bは、底壁部12の縁から底壁部12に対して垂直に立ち上がっている。それぞれの固定片13a,13bには、モータ1Aを所定位置に固定するためのネジが挿通されるネジ穴が形成されている。また、リブ14a,14bは、底壁部12の縁に沿って湾曲している。
The
カバー部材11bは、円筒状の周壁部17と、周壁部17の一端を閉塞する天壁部18と、を備えている。ベース部材11aとカバー部材11bとが組み合わされると、カバー部材11bの周壁部17はベース部材11aのリブ14a,14bの外側に配置され、カバー部材11bの天壁部18はベース部材11aの底壁部12と対向する。この結果、底壁部12と天壁部18との間に、周壁部17によって囲まれた収容空間が形成される。なお、収容空間の一部は、リブ14a,14bおよび周壁部17によって二重に囲まれる。
The
<ステータ>
ステータ20は、ロータ30を取り囲む環状に形成されており、ハウジング10の内側に固定されている。ステータ20とロータ30との間には、所定の隙間(エアギャップ)が設けられている。
<Stator>
The
ステータ20は、ハウジング10の内周面に固定されたステータコア21を有する。ステータコア21は、積層された複数枚の電磁鋼板によって形成されている。ステータコア21は、径方向内側に向かって(ロータ30に向かって)突出する複数本のティース22を備えている。より特定的には、ステータコア21は、30度間隔で配置された12本のティース22を備えている。別の見方をすると、ステータ20は、12個のスロットを備えている。
ステータ20は、ステータコア21に加えて、それぞれのティース22の周囲に設けられたインシュレータ23と、それぞれのインシュレータ23の周囲に設けられたコイル24と、を有する。
In addition to
インシュレータ23は、絶縁性の材料(例えば、樹脂材料)によって形成されている。コイル24は、インシュレータ23の周囲に巻かれた導線(例えば、銅合金線)によって形成されている。
The
12個のコイル24のうちの4個はU相コイルであり、他の4個はV相コイルであり、さらに他の4個はW相コイルである。別の見方をすると、ステータ20には、120度ずつ位相がずれている三相電流が入力される。U相,V相,W相の各コイル24は、電流(コイル電流)が供給されると励磁され、ロータ30に作用する磁界を発生させる。
Four of the twelve
<ロータ>
ロータ30は、ロータコア31,ロータハブ32,磁石33およびシャフト34を有し、中心軸Cを回転軸として回転可能である。ここで、中心軸Cの方向を上下方向と定義する。かかる定義に従えば、ハウジング10を構成しているベース部材11aとカバー部材11bとは、上下方向で対向している。より特定的には、ベース部材11aの底壁部12とカバー部材11bの天壁部18とは、上下方向で対向している。以下の説明では、便宜上、底壁部12の側を“下側”又は“下方”と呼び、天壁部18の側を“上側”又は“上方”と呼ぶ場合がある。また、中心軸Cを回転軸とするロータ30の回転方向を“周方向”と呼ぶ場合がある。
<Rotor>
The
ロータコア31は、磁性体によって形成されており、上下方向に延びる円筒形状を有する。ロータコア31の内側にロータハブ32が設けられ、ロータコア31の外側に複数の磁石33が設けられている。
ロータハブ32は、ロータコア31の内径よりも外径が小さい円筒形の側面部32aと、側面部32aの一端を閉塞する円盤形の上面部32bと、を備えている。側面部32aおよび上面部32bは、非磁性体によって一体成形されている。
The
ロータハブ32は、ロータコア31の内側に嵌め込まれており、両者は相対回転不能に固定されている。より特定的には、ロータコア31の内周面とロータハブ32の外周面とが互いに固定されている。つまり、ロータコア31とロータハブ32とは一体化されている。
The
複数の磁石33は、ロータコア31上にロータ30の回転方向(周方向)に沿って並べられている。より特定的には、10個の磁石33がロータコア31上に周方向に沿って等間隔で並べられている。また、10個の磁石33は、N極とS極とが周方向に沿って交互に並ぶように配置されている。なお、それぞれの磁石33は、ロータコア31の外周面に固定(接着)されている。磁石33の配置状態については、後に改めて詳述する。
A plurality of
シャフト34は、ロータハブ32に固定されている。より特定的には、シャフト34の基端は、シャフトホルダ16を貫通してシャフトホルダ16から突出している。さらに、シャフトホルダ16から突出しているシャフト34の基端は、ロータハブ32の中心に圧入されている。
シャフト34は、シャフトホルダ16の内部に設けられている軸受35a,35bによって回転自在に支持されている。軸受35a,35bは上下に重ねられており、それら軸受35a,35bの間にはスプリングワッシャ36が介在している。
The
一方、シャフト34の先端は、ベース部材11aの底壁部12を貫通してハウジング10から突出している。さらに、ハウジング10から突出しているシャフト34の先端には、ピニオンギア37が取り付けられている。
On the other hand, the tip of the
<基板>
基板40は、フレキシブル基板である。基板40の一部はハウジング10の内部に配置され、基板40の他の一部はハウジング10の外部に引き出されている。以下の説明では、ハウジング10内に配置されている基板40の一部を“本体部41”と呼び、ハウジング10外に引き出されている基板40の他の一部を“引出部42”と呼んで区別する場合がある。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。
<Substrate>
The
基板40の本体部41は、シャフトホルダ16を避けてベース部材11aの底壁部12の略全域を覆う円盤状である。一方、引出部42は、ベース部材11aの固定片13aとリブ14bとの間を通ってハウジング10の外に延びる帯状である。
A
<磁気センサ>
ロータ30に設けられている磁石33の磁界を検出可能な複数の磁気センサが基板40に実装されている。より特定的には、3つのホール素子50u,50v,50wが基板40に実装されている。ホール素子50u,50v,50wは、本体部41の表面41aに、周方向に沿って等間隔で実装されている。つまり、本体部41の表面41aは、3つのホール素子50u,50v,50wにとって共通の実装面である。そこで、以下の説明では、本体部41の表面41aを“実装面41a”と呼ぶ場合がある。また、ホール素子50u,50v,50wを“ホール素子50”と総称する場合がある。
<Magnetic sensor>
A plurality of magnetic sensors capable of detecting the magnetic field of the
ホール素子50uは、U相の磁界強度を検出するための磁気センサであって、U相の磁界強度に応じた電圧(ホール信号/差動信号)を出力する。ホール素子50vは、V相の磁界強度を検出するための磁気センサであって、V相の磁界強度に応じた電圧(ホール信号/差動信号)を出力する。ホール素子50wは、W相の磁界強度を検出するための磁気センサであって、W相の磁界強度に応じた電圧(ホール信号/差動信号)を出力する。
The
それぞれのホール素子50u,50v,50wは、基板40に形成されている配線と電気的に接続されている。ホール素子50u,50v,50wから出力されるホール信号は、基板40に形成されている配線を介して所定の装置,処理部,制御部などに入力される。
Each
図4は、モータ1Aの機能ブロック図である。モータ1Aは、増幅部60,位置推定部61,制御部62,駆動部63等を有する。ホール素子50u,50v,50wから出力されるホール信号は、基板40を介して増幅部60に入力される。増幅部60は、入力されたホール信号を増幅させて位置推定部61に出力する。
FIG. 4 is a functional block diagram of the motor 1A. The motor 1A has an amplifying
位置推定部61は、ロータ30の位置を推定するための情報処理装置であって、演算部や記憶部などを備えている。位置推定部61は、入力されたホール信号に基づいて算出される値や、記憶部に予め記憶されている情報などに基づいてロータ30の位置を推定し、推定結果を制御部62に出力する。なお、位置推定部61は、停止しているロータ30の位置や、回転中のロータ30の位置などを推定可能である。
The
制御部62は、位置推定部61によって推定されたロータ30の位置と、外部装置から入力された指示信号とに基づいて制御信号を生成し、駆動部63に出力する。指示信号は、例えば、ロータ30の回転方向,回転力,回転角度,回転速度などを表す信号である。また、制御信号は、例えば、指示信号が表す回転方向に応じたレジスタ値を表す信号や、駆動部63からステータ20に出力される電流の電流値を表す信号などである。
駆動部63は、入力された制御信号に基づいてステータ20を駆動する。駆動部63は、例えば、制御信号が表す電流値の三相電流をステータ20の各コイル24に供給することによって、ロータ30を指示された方向に指示された速度で回転させる。
<磁石の配置>
図5は、ロータ30の正面図である。なお、図5ではピニオンギア37の図示は省略されている。
<Arrangement of magnets>
FIG. 5 is a front view of the
既述のとおり、ロータコア31の外周面31a上には、N極とS極とが周方向に沿って交互に並ぶように配置された10個の磁石33が貼り付けられている。ここで、10個の磁石33の周方向における配置間隔は均一である。一方、10個の磁石33の形状は互いに異なる。尚、図5においては、10個の磁石33のうち、代表して4個の磁石33a,33b,33c,33dが示されている。
As described above, on the outer
10個の磁石33のそれぞれは、3個の部分磁石71,72,73(総称する場合には部分磁石70と呼ぶ)を有する。部分磁石70は、磁石33をロータ30の回転軸であるシャフト34に沿う方向(上下方向)に沿って分割したものである。磁石33は、この部分磁石70をロータ30の回転方向に沿って並べることにより構成される。尚、磁石33が有する部分磁石70の個数は3個に限定されず、2個でもよいし、4個以上でもよい。
Each of the ten
磁石33aでは、3個の部分磁石71a,72a,73aが実装面41aに対向する対向面の実装面41aに対する高さh1a,h2a,h3aは均一である。尚、実装面41aに対する部分磁石70の高さh1a,h2a,h3aとは、実装面41aから当該実装面41aと対向する部分磁石70の対向面までの最短直線距離を意味する。
In the
一方、磁石33bでは、3個の部分磁石71b,72b,73bのうち、部分磁石72bの対向面の高さh2bは、他の部分磁石71b,73bの対向面の高さh1b,h3bよりも高い。すなわち、3個の部分磁石71b,72b,73bのうち、部分磁石72bの実装面41aからの高さh2bは、他の部分磁石71b,73bの実装面41aからの高さh1b,h3bとは異なる(h2b≠h1b=h3b)。
On the other hand, in the magnet 33b, among the three
磁石33cでは、3個の部分磁石71c,72c,73cのうち、部分磁石73cの対向面の高さh3cは、他の部分磁石71c,72cの対向面の高さh1c,h2cよりも高い。すなわち、3個の部分磁石71c,72c,73cのうち、部分磁石73cの実装面41aからの高さh3cは、他の部分磁石71c,72cの実装面41aからの高さh1c,h2cとは異なる(h1c=h2c≠h3c)。
In the
磁石33dでは、部分磁石72dの対向面の高さh2dは部分磁石71dの対向面の高さh1dよりも高い。さらに、部分磁石73dの対向面の高さh3dは部分磁石72dの対向面の高さh2dよりも高い。すなわち、3個の部分磁石71d,72d,73dの高さh1d,h2d,h3dは不均一である(h1d≠h2d≠h3d)。
In the
換言すると、磁石33b~33dにおいては、3個の部分磁石70には、部分磁石70の実装面41aからの高さ(すなわち部分磁石70と実装面40aとの間の距離)のうち、高さ(距離)が異なる部分磁石70が含まれる。10個の磁石33のうち、上記の磁石33a~33d以外の磁石33についても、3個の部分磁石70には、実装面40aとの間の距離が異なる部分磁石70が含まれる。
In other words, in the magnets 33b to 33d, the three partial magnets 70 have a height Partial magnets 70 with different (distances) are included. Of the ten
別の見方をすると、磁石33aの部分磁石70の対向面の高さは、ロータコア31の下端面31bの高さと同一である。つまり、磁石33aの対向面とロータコア31の下端面31bとは面一である。また、上述した通り、各磁石33b~33dでは、部分磁石70には、実装面40aとの間の距離が異なる部分磁石70が含まれる。つまり、各磁石33b~33dでは、対向面がロータコア31の下端面31bに対して上方に位置する部分磁石70が存在する。
From another point of view, the height of the facing surface of the partial magnet 70 of the
以上のように、本実施形態では、ホール素子50が実装されている実装面41aに対する各磁石33b~33dの部分磁石70のうち少なくとも1個の部分磁石70の高さを異ならせてある。このため、磁石33のそれぞれは、その形状が互いに異なることとなるため、磁気的な対称性を有していない。すなわち、磁石33のそれぞれは磁気的に非対称であるため、ホール素子50へ及ぼす磁界の強度が一致することはない。言い換えると、ホール素子50がそれぞれの磁石33から受ける磁界の強度が一致することはない。したがって、ホール素子50は、磁石33毎に大きさ(電圧)が異なるホール信号を出力する。より特定的には、モータ1Aに搭載されている3つのホール素子50u,50v,50wの特性などが偶然に一致していたとしても、これらホール素子50u,50v,50wから出力されるホール信号の最大値や最小値は、磁石33毎に異なる。
As described above, in this embodiment, the height of at least one of the partial magnets 70 of the magnets 33b to 33d with respect to the mounting
この結果、2つ以上のホール素子50から同一又は略同一の特徴を有するホール信号が出力されることがなくなり、ロータ30の位置推定の正確度が向上する。
As a result, two or
また、磁石33のそれぞれが部分磁石70の配置により異なる磁気的な特性を有することから、各磁石33に部分磁石70の配置パターンに応じて識別番号等を付与することができる。具体的には、対向面がロータコア31の下端面31bと面一の部分磁石70に対して例えば「0」を付与し、対向面がロータコア31の下端面31bよりも上方に位置する部分磁石70に対して例えば「1」を付与する。この場合、磁石33aの識別番号を「000」、磁石33bの識別番号を「010」、磁石33cの識別番号を「001」、磁石33dの識別番号を「011」のように付与することができる。このようにして各磁石33に付与した識別番号を並べることにより、モータ1Aの固有の識別番号として用いることができる。
Moreover, since each
また、部分磁石70の実装面41aに対する高さが異なることにより、部分磁石70のうち、特に磁石33dの対向面はロータ30の回転方向に対してスキュー状に配置されることとなる。これにより、モータ1Aにコギングトルクが生じることを抑制できる。
Further, since the height of the partial magnets 70 with respect to the mounting
尚、部分磁石70の個数を増やすほど、磁石33の形状のパターンを増加させることが可能となる。すなわち、磁石33の個数が10個よりも多い場合であっても、部分磁石70の個数を増やすことにより、各磁石33の形状を異ならせることができる。
It should be noted that as the number of the partial magnets 70 is increased, the pattern of the shape of the
<第2の実施の形態>
以下、図面を参照して、第2の実施の形態のモータについて説明する。尚、以下の説明においては、第1の実施の形態のモータ1Aと同一又は実質的に同一の構成には同一の符号を用い、繰り返しの説明を行わない。以下、詳細に説明する。
<Second Embodiment>
A motor according to a second embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same or substantially the same components as those of the motor 1A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted. A detailed description will be given below.
図6Aは、第2の実施の形態のロータ30の正面図である。第2の実施の形態においても、第1の実施の形態の場合と同様に、ロータコア31の外周面31a上には、N極とS極とが周方向に沿って交互に並ぶように配置された10個の磁石133が貼り付けられている。10個の磁石133の形状は互いに異なる。尚、図6Aにおいては、10個の磁石133のうち、代表して4個の磁石133a,133b,133c,133dが示されている。
FIG. 6A is a front view of
10個の磁石133のそれぞれは、3個の部分磁石171,172,173(総称する場合には部分磁石170と呼ぶ)を有する。部分磁石170は、磁石133をロータ30の回転軸であるシャフト34に沿う方向(上下方向)に沿って分割したものである。磁石133は、この部分磁石170をロータ30の回転方向に沿って並べたものである。また、各磁石133の部分磁石171,172,173の対向面は均一である。すなわち、各磁石133の対向面と実装面41aに対する高さは均一である。別の見方をすると、磁石133の対向面の高さは、ロータコア31の下端面31bの高さと同一である。つまり、磁石133の対向面とロータコア31の下端面31bとは面一である。
Each of the ten
尚、磁石133が有する部分磁石170の個数は3個に限定されず、2個でもよいし、4個以上でもよい。
The number of partial magnets 170 included in the
図6Bは、ロータ30を上方から見たときの平面図であり、ロータ30の一部を示している。図6Bには、10個の磁石133のうち、代表して磁石133c,133dが示されている。図6Aに示されるように、磁石133aは、第1の実施の形態の磁石33aと同様の構成を有する。磁石133bは、部分磁石171b,172b,173bを有し、部分磁石173bの上下方向の長さは、部分磁石171b,172bの上下方向の長さよりも長い。
FIG. 6B is a plan view of the
図6Aに示されるように、磁石133cは、部分磁石171c,172c,173cを有し、部分磁石172cの上下方向の長さは、部分磁石171c,173cの上下方向の長さよりも長い。また、図6Bに示されるように、部分磁石172cの径方向の長さ(厚さ)D2cは部分磁石171cの径方向の厚さD1cより大きく、部分磁石173cの径方向の厚さD3cは部分磁石172cの径方向の厚さD2cより大きい。すなわち、3個の部分磁石171c,172c,173cの径方向の厚さD1c,D2c,D3cは不均一である(D1c≠D2c≠D3c)。
As shown in FIG. 6A, the
図6Aに示されるように、磁石133dは、部分磁石171d,172d,173dを有する。部分磁石171dcの上下方向の長さは部分磁石172dの上下方向の長さよりも長い。部分磁石172dの上下方向の長さは部分磁石173dの上下方向の長さよりも長い。また、図6Bに示されるように、部分磁石172dの径方向の厚さD2dは部分磁石171d,173dの径方向の厚さD1d,D3dより大きい(D1d=D3d≠D2d)。すなわち、3個の部分磁石171d,172d,173dには、厚さが異なる部分磁石170が含まれる。
As shown in FIG. 6A,
10個の磁石133のうち、上記の磁石133a~133d以外の磁石133についても、磁石133c,133dにて説明した構成と同様の構成を有する。すなわち、複数の部分磁石170には、上下方向の長さ及び径方向の厚さ少なくとも一方の大きさが異なる部分磁石170が含まれる。このため、磁石133のそれぞれは、その形状がそれぞれ互いに異なることとなるため、磁気的な対称性を有していない。すなわち、磁石133のそれぞれは磁気的に非対称となるため、ホール素子50へ及ぼす磁界の強度が一致することはない。言い換えると、ホール素子50がそれぞれの磁石133から受ける磁界の強度が一致することはない。この結果、第1の実施の形態の場合と同様に、モータ1Aに搭載されている3つのホール素子50u,50v,50wの特性などが偶然に一致していたとしても、これらホール素子50u,50v,50wから出力されるホール信号の最大値や最小値は、磁石133毎に異なる。
Of the ten
この結果、2つ以上のホール素子50から同一又は略同一の特徴を有するホール信号が出力されることがなくなり、ロータ30の位置推定の正確度が向上する。
As a result, two or
また、磁石133のそれぞれが部分磁石170の配置により異なる磁気的な特性を有することから、各磁石133に部分磁石170の配置パターンに応じて識別番号等を付与することができる。これにより、第1の実施の形態の場合と同様に、磁石133のそれぞれに付与された識別番号を用いて、モータ1Aに固有の識別番号を付与することができる。
In addition, since each
尚、部分磁石170の個数を増やすほど、磁石133の形状のパターンを増加させることが可能となる。すなわち、磁石133の個数が10個よりも多い場合であっても、部分磁石170の個数を増やすことにより、各磁石133の形状を異ならせることができる。
It should be noted that as the number of partial magnets 170 is increased, the number of patterns of the shape of the
また、部分磁石170の角のR面取り又はC面取りの大きさを異ならせることにより、各磁石133の磁気的な対称性を異ならせることも可能となる。
Further, by varying the size of the R chamfer or C chamfer of the corners of the partial magnets 170, it is possible to vary the magnetic symmetry of each
<第3の実施の形態>
以下、図面を参照して、第3の実施の形態のモータについて説明する。尚、以下の説明においては、第1の実施の形態のモータ1Aと同一又は実質的に同一の構成には同一の符号を用い、繰り返しの説明を行わない。以下、詳細に説明する。
<Third Embodiment>
A motor according to a third embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same or substantially the same components as those of the motor 1A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted. A detailed description will be given below.
図7は、第3の実施の形態のロータ30の正面図である。第3の実施の形態においても、第1の実施の形態の場合と同様に、ロータコア31の外周面31a上には、N極とS極とが周方向に沿って交互に並ぶように配置された10個の磁石233が貼り付けられている。尚、図7においては、10個の磁石233のうち、代表して4個の磁石233a,233b,233c,233dが示されている。
FIG. 7 is a front view of the
N極の磁石233aとS極の磁石233bとは、第1の実施の形態の磁石33と同様の形状を有する。すなわち、磁石233a,233bでは、上下方向に沿って分割した3個の部分磁石270がロータ30の回転方向に沿って配列されている。
The
磁石233cは、2個の部分磁石271c,272c(総称する場合は部分磁石270)と、磁性体部273とを有する。部分磁石271c,272cは、磁石233a,233bが有する部分磁石270と同様の形状である。磁性体部273は、例えば鉄、ニッケル、コバルト等を材料として用いて製造され、部分磁石271c,272cの形状と同一の形状を有する。部分磁石271c,272cと磁性体部273とは、ロータ30の回転方向に沿って並んで配置される。部分磁石271c,272cの対向面と磁性体部273の対向面とは、実装面41aに対する高さが均一である。尚、図7に示される磁石233cでは、2個の部分磁石271c,272cの間に磁性体部273が配置されているが、部分磁石271c,272cと磁性体部273とは図示された配置に限定されるものではない。
The
磁石233dは、2個の部分磁石271d,272d総称する場合は部分磁石270)と、非磁性体部274とを有する。部分磁石271d,272dは、磁石233a,233bが有する部分磁石270と同様の形状である。非磁性体部274は、例えば真鍮等を材料として用いて製造され、部分磁石271d,272dの形状と同一の形状を有する。部分磁石271d,272dと非磁性体部274とは、ロータ30の回転方向に沿って並んで配置される。部分磁石271d,272dの対向面と非磁性体部274の対向面とは、実装面41aに対する高さが均一である。尚、図7に示される磁石233dでは、2個の部分磁石271d,272dの間に非磁性体部274が配置されているが、部分磁石271d,272dと非磁性体部274とは図示された配置に限定されるものではない。
The
10個の磁石233のうち、上記の磁石233a~233d以外の磁石233も、上記の磁石233c又は磁石234dと同様に、部分磁石270と磁性体部273又は非磁性体部274とにより構成される。このため、磁石233のそれぞれは、磁性体部273又は非磁性体部274として用いる材料や、部分磁石270に対して配置される位置を異ならせることにより、磁気的な対称性を有していない。換言すると、磁石233のそれぞれは磁気的に非対称となるため、形状が互いに異なる第1の実施の形態の磁石33と同様の作用を有する。その結果、磁石233のそれぞれがホール素子50へ及ぼす磁界の強度が一致することはない。言い換えると、ホール素子50がそれぞれの磁石233から受ける磁界の強度が一致することはない。この結果、第1の実施の形態の場合と同様に、モータ1Aに搭載されている3つのホール素子50u,50v,50wの特性などが偶然に一致していたとしても、これらホール素子50u,50v,50wから出力されるホール信号の最大値や最小値は、磁石233毎に異なる。
Of the ten
この結果、2つ以上のホール素子50から同一又は略同一の特徴を有するホール信号が出力されることがなくなり、ロータ30の位置推定の正確度が向上する。
As a result, two or
また、磁石233のそれぞれが部分磁石270と、磁性体部273又は非磁性体部274との配置により異なる磁気的な特性を有する。このため、各磁石233に部分磁石270と磁性体部273又は非磁性体部274との配置パターンに応じて識別番号等を付与することができる。これにより、第1の実施の形態の場合と同様に、磁石233のそれぞれに付与された識別番号を用いて、モータ1Aに固有の識別番号を付与することができる。
In addition, each of the
尚、部分磁石270の個数を増やすほど、磁石233の形状のパターンを増加させることが可能となる。すなわち、磁石233の個数が10個よりも多い場合であっても、部分磁石270の個数を増やすことにより、各磁石233の形状を異ならせることができる。
It should be noted that as the number of
また、図7には、10個の磁石233の対向面の実装面41aに対する高さが均一である場合が示されているが、10個の磁石233の配置はこれに限定されない。第1の実施の形態の磁石33のように、部分磁石270と磁性体部273と非磁性体部274とが有する対向面と実装面41aとの間の距離を異ならせてもよい。さらに、第2の実施の形態の磁石133のように、部分磁石270と磁性体部273と非磁性体部274の上下方向の長さと径方向の厚さとの少なくとも一方を異ならせてもよい。
Also, FIG. 7 shows a case where the heights of the facing surfaces of the ten
<第4の実施の形態>
以下、図面を参照して、第4の実施の形態のモータについて説明する。尚、以下の説明においては、第1の実施の形態のモータ1Aと同一又は実質的に同一の構成には同一の符号を用い、繰り返しの説明を行わない。以下、詳細に説明する。
<Fourth Embodiment>
A motor according to a fourth embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same or substantially the same components as those of the motor 1A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted. A detailed description will be given below.
図8は、第4の実施の形態のロータ30の正面図である。第4の実施の形態においては、ロータコア31の外周面31a上には、N極とS極とが周方向に沿って交互に並ぶように着磁された円筒形状の筒状磁石90が貼り付けられている。筒状磁石90の各極は形状が異なり、磁気的に非対称である。このため、各極のそれぞれを磁石333と見なすと、筒状磁石90は複数の磁石333により構成されていると言うことができる。尚、図8においては、筒状磁石90を構成する複数の磁石333のうち、代表して3個の磁石333a,333b,333cが示されている。
FIG. 8 is a front view of the
複数の磁石333のそれぞれは、磁石333の上下方向に沿って区切られた3個の部分領域371,372,373(総称する場合には部分領域370と呼ぶ)を有する。尚、部分領域370は2個でもよいし、4個以上でもよい。
Each of the plurality of
磁石333aでは、3個の部分領域371a、372a,373aの対向面38a1,38a2,38a3の実装面41aに対する高さh31a,h32a,h33aは均一である。すなわち、磁石333aは、第1の実施の形態の磁石33aと同様の形状を有する。
In the
一方、磁石333bでは、3個の部分領域371b,372b,373bのうち、部分領域372bの対向面38b2の高さh32bは、他の部分領域371b,373bの対向面38b1,38b3の高さh31b,h33bよりも高い。すなわち、3個の部分領域371b,372b,373bのうち、部分領域372bの実装面41aからの高さh32bは、他の部分領域371b,373bの実装面41aからの高さh31b,h33bとは異なる(h32b≠h31b=h33b)。すなわち、磁石333bは、第1の実施の形態の磁石33bと同様の形状を有する。
On the other hand, in the
磁石333cでは、3個の部分領域371c,372c,373cのうち、部分領域373cの対向面38c3の高さh33cは、部分領域371cの対向面38c1の高さh31cより高い。部分領域373cの対向面38c3の高さh33cは、部分領域372cの対向面38c2の高さh32cよりも低い。すなわち、部分領域371c,372c,373cの実装面41aからの高さh31c,h32c,h33cは互いに異なる(h31c≠h32c≠h33c)。
In the
換言すると、磁石333b,333cにおいては、3個の部分領域370のうち、少なくとも1つの部分領域370の実装面41aからの高さは、他の部分領域370の実装面41aからの高さとは異なる。複数の磁石333のうち、上記の磁石333a~333c以外の磁石333についても、3個の部分領域370には、実装面41aとの間の距離が異なる部分領域370が含まれる。
In other words, in the
別の見方をすると、磁石333aの部分領域370の対向面の高さは、ロータコア31の下端面31bの高さと同一である。つまり、磁石333aの対向面とロータコア31の下端面31bとは面一である。各磁石333b,333cでは、複数の部分領域370には、ロータコア31の下端面31bからの距離が異なる部分領域370が含まれる。
From another point of view, the height of the facing surface of the partial region 370 of the
以上のように、磁石333のそれぞれは、その形状が互いに異なることとなるため、磁気的な対称性を有していない。すなわち、磁石333のそれぞれは磁気的に非対称であるため、ホール素子50へ及ぼす磁界の強度が一致することはない。言い換えると、ホール素子50がそれぞれの磁石333から受ける磁界の強度が一致することはない。したがって、ホール素子50は、磁石333毎に大きさ(電圧)が異なるホール信号を出力する。より特定的には、モータ1Aに搭載されている3つのホール素子50u,50v,50wの特性などが偶然に一致していたとしても、これらホール素子50u,50v,50wから出力されるホール信号の最大値や最小値は、磁石333毎に異なる。
As described above, the
この結果、2つ以上のホール素子50から同一又は略同一の特徴を有するホール信号が出力されることがなくなり、ロータ30の位置推定の正確度が向上する。
As a result, two or
また、磁石333のそれぞれが部分領域370の配置により異なる磁気的な特性を有することから、各磁石333に部分領域370の配置パターンに応じて識別番号等を付与することができる。これにより、第1の実施の形態の場合と同様に、磁石333のそれぞれに付与された識別番号を用いて、モータ1Aに固有の識別番号を付与することができる。
Moreover, since each
また、部分領域370の実装面41aに対する高さが異なることにより、部分領域370はロータ30の回転方向に対してスキュー状に配置されることとなる。これにより、モータ1Aにコギングトルクが生じることを抑制できる。
Further, since the heights of the partial regions 370 with respect to the mounting
尚、部分領域370の個数を増やすほど、磁石333の形状のパターンを増加させることが可能となる。すなわち、磁石333の個数の増加に応じて部分領域370の個数を増やすことにより、各磁石333の形状を異ならせることができる。
It should be noted that as the number of partial regions 370 is increased, the number of patterns of the shape of the
複数の磁石333は単一の筒状磁石90を構成している。このため、単一の磁石の一部を切削したり、圧粉等により押し固めることにより形状の異なる磁石333により構成される筒状磁石90を製造することができる。これにより、着磁にて磁力を調整する必要がなく、筒状磁石90の製造効率を向上させることができる。
A plurality of
複数の磁石333は単一の筒状磁石90を構成することから、誘起電圧定数を維持したまま筒状磁石90の各極に磁気的な特徴を与えることが可能となる。
Since the plurality of
<第5の実施の形態>
以下、図面を参照して、第5の実施の形態のモータについて説明する。尚、以下の説明においては、第1の実施の形態のモータ1Aと同一又は実質的に同一の構成には同一の符号を用い、繰り返しの説明を行わない。以下、詳細に説明する。
<Fifth Embodiment>
A motor according to a fifth embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same or substantially the same components as those of the motor 1A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted. A detailed description will be given below.
図9Aは、第5の実施の形態のロータ30の正面図である。図9Bは、ロータ30を上方から見たときの平面図であり、ロータ30の一部を示している。
FIG. 9A is a front view of the
第5の実施の形態においても、第1の実施の形態の場合と同様に、ロータコア31の外周面31a上には、第4の実施の形態の筒状磁石90と同様に、N極とS極とが周方向に沿って交互に並ぶように着磁された筒状磁石91が貼り付けられている。筒状磁石91の各極は形状が異なり、磁気的に非対称である。このため、各極のそれぞれを磁石433と見なすと、筒状磁石91は複数の磁石433により構成されていると言うことができる。尚、図9A,9Bにおいては、筒状磁石90を構成する複数の磁石433のうち、代表して3個の磁石433a,433b1,433cが示されている。
Also in the fifth embodiment, as in the case of the first embodiment, on the outer
複数の磁石433のそれぞれは、磁石433の上下方向に沿って区切られた3個の部分領域471,472,473(総称する場合には部分領域470と呼ぶ)を有する。尚、部分領域470は2個でもよいし、4個以上でもよい。
Each of the plurality of
磁石433a,433bは、それぞれ第4の実施の形態の磁石333a,333bと同様の形状を有する単一の磁石である。
一方、磁石433cは、図9Aに示されるように、3個の部分領域471c,472c,473cのうち、部分領域472cの対向面48c2の高さh42cは、他の部分領域471c,473cbの対向面48c1,48c3の高さh41c,h43cよりも高い。すなわち、3個の部分領域471c,472c,473cのうち、部分領域472cの実装面41aからの高さh42cは、他の部分領域471c,473cの実装面41aからの高さh41c,h43cとは異なる(h42c≠h41c=h43c)。
On the other hand, as shown in FIG. 9A, the
また、図9Bに示されるように、磁石433cでは、部分領域472cの径方向の長さ(厚さ)D42cは部分領域471cの径方向の長さD41cよりも大きく、部分領域473cの径方向の長さD43cよりも小さい。すなわち、3個の部分領域471c,472c,473cの径方向の長さD41c,D42c,D43cは不均一である(D41c≠D42c≠D43c)。
Further, as shown in FIG. 9B, in the
上述した通り、磁石433cは、上下方向の高さと径方向の長さとが異なる部分領域470からなる単一の磁石である。尚、磁石433cの全ての部分領域470の径方向の長さが異なるものに限定されず、少なくとも1つの部分領域470の径方向の長さが他の部分領域470の径方向の長さと異なればよい。また、磁石433cの3個の部分領域470の実装面41aからの高さがそれぞれ異なるものに限定されず、均一であってもよい。
As described above, the
複数の磁石433のうち、上記の磁石433a~433c以外の磁石433についても、磁石433cと同様の形状を有する。すなわち、複数の部分領域440には、上下方向及び径方向の少なくとも一方の大きさが異なる部分領域440が含まれる。このため、磁石433のそれぞれは、その形状がそれぞれ互いに異なることとなるため、磁気的な対称性を有していない。すなわち、磁石433のそれぞれは磁気的に非対称であるため、ホール素子50へ及ぼす磁界の強度が一致することはない。言い換えると、ホール素子50がそれぞれの磁石433から受ける磁界の強度が一致することはない。この結果、第1の実施の形態の場合と同様に、モータ1Aに搭載されている3つのホール素子50u,50v,50wの特性などが偶然に一致していたとしても、これらホール素子50u,50v,50wから出力されるホール信号の最大値や最小値は、磁石433毎に異なる。
Of the plurality of
この結果、2つ以上のホール素子50から同一又は略同一の特徴を有するホール信号が出力されることがなくなり、ロータ30の位置推定の正確度が向上する。
As a result, two or
また、磁石433のそれぞれが部分領域470の配置により異なる磁気的な特性を有することから、各磁石433に部分領域470の配置パターンに応じて識別番号等を付与することができる。これにより、第1の実施の形態の場合と同様に、磁石433のそれぞれに付与された識別番号を用いて、モータ1Aに固有の識別番号を付与することができる。
Moreover, since each
また、部分領域470の実装面41aに対する高さが異なることにより、部分領域470はロータ30の回転方向に対してスキュー状に配置されることとなる。これにより、モータ1Aにコギングトルクが生じることを抑制できる。
In addition, since the heights of the partial regions 470 with respect to the mounting
尚、部分領域470の個数を増やすほど、磁石433の形状のパターンを増加させることが可能となる。すなわち、磁石433の個数の増加に応じて部分領域470の個数を増やすことにより、各磁石433の形状を異ならせることができる。
It should be noted that as the number of partial regions 470 is increased, the number of patterns of the shape of the
複数の磁石433は単一の筒状磁石91を構成している。このため、単一の磁石の一部を切削したり、圧粉等により押し固めることにより形状の異なる磁石433により構成される筒状磁石91を製造することができる。これにより、着磁にて磁力を調整する必要がなく、筒状磁石91の製造効率を向上させることができる。
A plurality of
複数の磁石433は単一の筒状磁石91を構成することから、誘起電圧定数を維持したまま筒状磁石91の各極に磁気的な特徴を与えることが可能となる。
Since the plurality of
また、磁石433の角のR面取り又はC面取りの大きさを異ならせることにより、各磁石433の磁気的な対称性を異ならせることも可能となる。
Also, by varying the size of the R chamfer or C chamfer of the corners of the
本発明は上記第1~第5の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ティース22,磁石33,ホール素子50の数は適宜変更することができる。図4は機能ブロックの一例を示しているに過ぎず、ホール信号の入力先は増幅部60に限られない。
The present invention is not limited to the above-described first to fifth embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the number of
1A モータ
10 ハウジング
11a ベース部材
11b カバー部材
12 底壁部
13a,13b 固定片
14a,14b リブ
15 貫通孔
16 シャフトホルダ
17 周壁部
18 天壁部
20 ステータ
21 ステータコア
22 ティース
23 インシュレータ
24 コイル
30 ロータ
31 ロータコア
31a 外周面
31b 下端面
32 ロータハブ
32a 側面部
32b 上面部
33,133,233,333,433 磁石
34 シャフト
35a,35b 軸受
36 スプリングワッシャ
37 ピニオンギア
38a1,38a2,38a3、38b1,38b2,38b3,38c1,38c2,38c3,48c1,48c2,48c3 対向面
40 基板
41 本体部
41a 表面(実装面)
42 引出部
50,50u,50v,50w ホール素子
60 増幅部
61 位置推定部
62 制御部
63 駆動部
70,71,72,73,170,171,172,173,270 部分磁石
273 磁性体部
274 非磁性体部
370,371,372,373,470,471,472,473 部分領域
42
Claims (10)
前記ロータは、
磁性体によって形成されたロータコアと、
前記ロータコア上に、前記ロータの回転方向に沿って並べられた複数の磁石と、
共通の実装面上に配置され、前記磁石の磁界を検出可能な複数の磁気センサと、を有し、
複数の前記磁石のそれぞれは、互いに異なる形状を有する、モータ。 A motor comprising a stator and a rotor,
The rotor is
a rotor core formed of a magnetic material;
a plurality of magnets arranged on the rotor core along the direction of rotation of the rotor;
a plurality of magnetic sensors arranged on a common mounting surface and capable of detecting the magnetic field of the magnet;
The motor, wherein each of the plurality of magnets has a shape different from each other.
複数の前記磁石のそれぞれは、分割された複数の部分磁石を有し、
複数の前記部分磁石は前記ロータの回転方向に沿って並べられ、
複数の前記部分磁石には、複数の前記部分磁石のそれぞれと前記実装面との間の距離のうち、前記距離が異なる前記部分磁石が含まれる、モータ。 2. The motor of claim 1, wherein
each of the plurality of magnets has a plurality of divided partial magnets,
the plurality of partial magnets are arranged along the direction of rotation of the rotor;
The motor, wherein the plurality of partial magnets include partial magnets having different distances among the distances between each of the plurality of partial magnets and the mounting surface.
複数の前記磁石のそれぞれは、分割された複数の部分磁石を有し、
複数の前記部分磁石は前記ロータの回転方向に沿って並べられ、
複数の前記部分磁石には、複数の前記部分磁石のそれぞれが前記ロータの径方向に有する厚さのうち、前記厚さが異なる前記部分磁石が含まれる、モータ。 2. The motor of claim 1, wherein
each of the plurality of magnets has a plurality of divided partial magnets,
the plurality of partial magnets are arranged along the direction of rotation of the rotor;
The motor, wherein the plurality of partial magnets includes partial magnets having different thicknesses among the thicknesses of the plurality of partial magnets in the radial direction of the rotor.
複数の前記部分磁石には、複数の前記部分磁石のそれぞれが前記ロータの中心軸の方向に有する長さのうち、前記長さが異なる前記部分磁石が含まれる、モータ。 A motor according to claim 3, wherein
The motor, wherein the plurality of partial magnets includes partial magnets having different lengths among the lengths of the plurality of partial magnets in the direction of the central axis of the rotor.
前記磁石は、複数の前記部分磁石と、磁性体又は非磁性体とを有し、
複数の前記部分磁石と、前記磁性体又は前記非磁性体とは、前記ロータの回転方向に沿って並べられる、モータ。 In the motor according to any one of claims 2 to 4,
The magnet has a plurality of partial magnets and a magnetic or non-magnetic material,
The motor, wherein the plurality of partial magnets and the magnetic material or the non-magnetic material are arranged along the rotation direction of the rotor.
複数の前記磁石は、前記ロータの回転方向に沿って並び、単一の筒状磁石を構成し、
前記磁石は、前記ロータの径方向に沿った厚さが異なる領域を含む、モータ。 2. The motor of claim 1, wherein
the plurality of magnets are arranged along the direction of rotation of the rotor to constitute a single cylindrical magnet;
The motor, wherein the magnet includes regions having different thicknesses along the radial direction of the rotor.
複数の前記磁石は、単一の筒状磁石を構成し、
前記磁石は、前記実装面に対向する対向面と前記実装面との距離が異なる領域を有する、モータ。 2. The motor of claim 1, wherein
the plurality of magnets constitute a single cylindrical magnet,
The motor according to claim 1, wherein the magnet has a region in which a distance between a facing surface facing the mounting surface and the mounting surface is different.
前記磁石は、前記ロータの径方向に沿って、厚みが異なる領域を有する、モータ。 A motor according to claim 7, wherein
The motor according to claim 1, wherein the magnet has regions with different thicknesses along the radial direction of the rotor.
前記ロータは、非磁性体によって形成されたロータハブをさらに有し、
前記ロータコアの内周面は、前記ロータハブの外周面に固定され、
複数の前記磁石は、前記ロータコアの外周面に固定される、モータ。 In the motor according to any one of claims 1 to 8,
The rotor further has a rotor hub made of a non-magnetic material,
The inner peripheral surface of the rotor core is fixed to the outer peripheral surface of the rotor hub,
The motor, wherein the plurality of magnets are fixed to the outer peripheral surface of the rotor core.
前記磁気センサから出力される信号に基づいて前記ロータの位置を推定する位置推定部を有する、モータ。 In the motor according to any one of claims 1 to 9,
A motor comprising a position estimator that estimates the position of the rotor based on a signal output from the magnetic sensor.
Priority Applications (2)
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JP2022026722A JP2023122944A (en) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | motor |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022026722A JP2023122944A (en) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2023122944A true JP2023122944A (en) | 2023-09-05 |
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- 2022-02-24 JP JP2022026722A patent/JP2023122944A/en active Pending
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2023
- 2023-02-23 CN CN202310189512.6A patent/CN116647064A/en active Pending
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Publication number | Publication date |
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CN116647064A (en) | 2023-08-25 |
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