JP2610710B2 - ブラシレス直流モータと回転検出器との取付け方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ブラシレス直流モータと回転検出器との取
付け方法に関する。

従来の技術 ブラシレス直流モータは、駆動に際し、励磁するべき
相の切換えを電子的に行わなければならないので、磁極
位置検出器によりそのロータの磁極位置を、できるだけ
正確に検出する必要がある。すなわち磁極位置検出器
は、モータ軸に対して或る決められた位置に正確に取付
けられなければならない。

このようなブラシレス直流モータに使用される磁極位
置検出器は、エンコーダあるいレゾルバなどの精密電子
機器であり、故障を生じることがありうる。故障した場
合、たとえば磁極位置検出器のみをモータから取外して
交換しようとすると、上記位置合せの必要性、あるいは
検出器にゴミなどが入込む等の問題があり、簡単に短時
間で修復することは困難である。したがつてほとんどの
場合は、モータごと取外して交換している実情である
が、それにも多大の労力、時間を要する。

典型的な先行技術では、第８図のようにブラシレス直
流モータのケース１の端面には、出力軸２のキーが嵌ま
り込むキー溝４に対応して、けがき線５が形成される。
キー３は、第９図に示されるように出力軸２のキー溝４
に嵌合される。

このブラシレス直流モータのケース１には、第10図に
示されるようにモータケースとの位置合せ用けがき線14
を形成された磁極位置検出器６が固定される。出力軸２
と検出器入力軸８とは、第11図に示される軸継手７を用
いて連結される。この軸継手７は、出力軸２が嵌まり込
む嵌合孔11と、キー３が嵌まり込むキー溝12とを有し、
もう１つの端部もまた、検出器入力軸８のキー溝９に嵌
合されたキー10によつて連結される。

このような先行技術では、軸継手７を用いることによ
り軸方向寸法が長くなり、モータ軸と検出器軸間との剛
性が低下する。さらにキー結合が２箇所あるためガタ発
生のおそれがあり、キー溝加工によるコストアツプが避
けられない。

発明が解決すべき課題 本発明の目的は、現場などで回転検出器を簡単に短時
間で交換することができるようにしたブラシレス直流モ
ータと回転検出器との取付け方法を提供することであ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、（ａ）ブラシレス直流モータ20と、回転検
出器21と、組立て用治具34と、駆動モータ62と、観察手
段65とを準備し、 （a1）ブラシレス直流モータ20は、ステータコイル26が
取付けられるモータケース23の一端部から出力軸27が突
出し、モータケース23の他端部から出力軸27の第１軸端
部30が突出し、出力軸27に固定されているロータ28に
は、永久磁石片29が設けられて構成され、モータケース
23の第１軸端部30側には、第１ねじ孔68が形成され、 （a2）回転検出器21は、 入力軸32と、 入力軸32が回転自在に設けられる回転検出器本体39〜
43であつて、入力軸32の回転角度位置に対応した絶対値
出力を導出する検出部40,41を有し、半径方向外方に突
出した取付け部材42を有し、この取付け部材42には周方
向に延びる第１長孔43が形成される回転検出器本体39〜
43と、 回転検出器本体39〜43を収納し、入力軸32を露出し、
取付け部材42が配置される内向きフランジ46を有し、こ
の内向きフランジ46には、第１長孔43を挿通して取付け
部材42の内向きフランジ46に角変位調製可能に固定する
第１ボルト44が螺合される第２ねじ孔47が形成され、さ
らに周方向に延びる第２長孔50が形成される外向きフラ
ンジ49を有し、周壁に第１位置合せ用マーク48が形成さ
れる検出器ケース45とを有し、 （a3）組立て用治具34は、 外向きフランジ49が乗載され、表面に、第１位置合せ
用マーク48に対応する第２位置合せ用マーク59が形成さ
れ、第２長孔50を挿通して検出器ケース45を角変位調整
可能に固定する第２ボルト51が螺合される第３ねじ孔53
が形成される台板52と、 台板52に立設される第２軸端部54とを有し、 （a4）第１および第２軸端部30,54と、入力軸32との
いずれか一方は、いずれか他方に形成された軸孔35に、
周方向の相互の角変位を阻止して、軸線方向に着脱可能
に嵌まり込む軸結合構造とされ、 （ｂ）組立て用治具34の台板52上に、検出器ケース45
の外向きフランジ49を乗載し、第２ボルト51を第２長孔
50に挿通し、第３ねじ孔53に螺合して第１および第２位
置合せ用マーク48,59が一致するように調整して台板52
と検出器ケース45とを固定し、 （ｃ）検出器ケース45内に回転検出器本体39〜43を収
納し、内向きフランジ46上に取付け部材42を載せ、入力
軸32と第２軸端部54とを相互に嵌め込んで軸結合し、 （ｄ）検出部40,41からの絶対値出力が、予め定める
値になるように、検出器ケース45と回転検出器本体39〜
43とを相対的に角変位し、この状態で、第１ボルト44を
第１長孔43に挿通し、第２ねじ孔47に螺合して、検出器
ケース45と検出器本体39〜43とを固定し、 （ｅ）第２ボルト51を緩めて台板52から検出器ケース
45を取り外すとともに、入力軸32と第２軸端部54とを離
脱し、次に、入力軸32と第１軸端部30とを相互に嵌め込
んで軸結合し、 （ｆ）駆動モータ62によつてブラシレス直流モータ20
の出力軸27を回転駆動し、 （ｇ）この回転駆動した状態で観察手段65を用いて、
検出部40,41からの絶対値出力とステータコイル26の誘
起電圧波形とが対応するように、検出器ケース45とモー
タケース23とを相互に角変位し、この状態で第３ボルト
65を第２長孔50に挿通し、第１ねじ孔68に螺合して検出
器ケース45とモータケース23とを固定し、 （ｈ）モータケース23に、第１位置合せ用マーク48に
対応して第３位置合せ用マーク70を形成することを特徴
とするブラシレス直流モータと回転検出器との取付け方
法である。

作 用 本発明に従えば、回転検出器21が故障を生じたときに
は、その回転検出器をモータケースから取り外し、新た
な回転検出器を、その検出器ケースのマークとモータケ
ースのマークとが一致するように連結すればよいので、
たとえば現場などで、回転検出器を簡単に短時間で交換
することができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の分解した状態を示す断
面図である。ブラシレス直流モータ20と、磁極位置検出
器21とが着脱可能に取付けられる。このモータ20に磁極
位置検出器21が取付けられた状態は、仮想線で参照符22
で示されている。ブラシレス直流モータ20のモータケー
ス23は、モータケース本体24と、それに固定されるリア
カバー25とを有する。モータケース本体24にはステータ
コイル26が取付けられており、出力軸27に固定されてい
るロータ28には、永久磁石片29が貼付けられる。

この出力軸27の磁極位置検出器21側の端部30には第２
図にもまた示されるように、ピン31が嵌め込まれてお
り、磁極位置検出器21の軸端部32に設けられた溝36に嵌
まり込むことによりガタのない軸結合構造が構成され
る。ピン31は、モータ軸端部30の半径方向に突出してお
り、このピン31はその周方向に分断されて、そのピン31
の半径方向に弾発的に拡張する。このピン31はたとえば
金属材料などから成る。

第２図は磁極位置検出器21の分解斜視図であり、併せ
て検出器組立て用治具34を示し、第３図は磁極位置検出
器21として光学式エンコーダを採用した場合の断面図で
あり、第４図はその磁極位置検出器21の正面図である。
これらの図面を参照して、磁極位置検出器21の入力軸32
にはモータ20の軸端部30がぴつたりと嵌まり込むための
軸孔35が形成されている。この軸孔35の内面に臨んで軸
線方向（第３図の左右方向）に延びる溝36が形成され
る。この溝36の端部37は、相互の離反方向（第３図の上
下方向）に傾斜している。モータ20の軸端部30と入力軸
32とを連結するにあたり、ピン31は端部37に案内されて
溝36に嵌まり込む。こうして出力軸27と入力軸32とを周
方向の相互の角変位を阻止して、着脱可能に連結するこ
とができる。

入力軸32は、軸受38によつて検出器本体39に回転自在
に設けられており、この入力軸32には回転検出板40が溝
36に対して周方向にある一定の位置関係になるように固
定され、検出器本体39には回転検出板40に対応して検出
素子41が取付けられており、こうして検出素子41から
は、溝36の回転角度位置に対応した絶対値出力を導出す
ることができる。検出器本体39には、板ばねから成る取
付け部材42が固定されている。この取付け部材42には、
周方向に延びる長孔43が形成される。取付け部材42の長
孔43を挿通するボルト44は、検出器ケース45に形成され
た内向きフランジ46のねじ孔47に螺合し、こうして検出
器本体39と検出器ケース45とは、相互に角変位調整可能
で、かつ取付け部材42が板ばねから成るため軸方向にも
変位可能にして固定されることができる。検出器ケース
45の周壁には、予め位置合せ用マーク48を形成してお
く。検出器ケース45は外向きフランジ49を有し、この外
向きフランジ49には周方向に延びる長孔50が形成され
る。この長孔50を挿通するボルト51は、組立て用治具34
の台板52に形成されたねじ孔53に螺合し、こうして検出
器ケース45を台板52に着脱自在に固定することができ
る。

第５図は組立て用治具34の断面図であり、第６図はそ
の組立て用治具34の平面図である。これらの図面を参照
して、組立て用治具34は、上述の台板52と、この台板52
に立設して固定される軸端部54とを備える。台板52の中
央位置には、凹所56が形成されており、ここに軸端部54
が嵌まり込み、キー57によつて固定される。軸端部54
は、前述のモータ20の出力軸27の軸端部30と同様の構成
を有している。この軸端部54にはピン58が、軸端部54の
半径方向に突出して固定される。ピン58は、前述のピン
31と同様の構成を有する。台板52の表面には、位置合せ
用マーク59が半径方向に延びて形成される。

磁極位置検出器21の組立て手順を説明する。まず、組
立て用治具34の台板52上に、検出器ケース45を乗載し、
ボルト51を長孔50に挿通し、ねじ孔53に螺合し、こうし
て位置合せ用マーク48,59が一致するように調整し、ボ
ルト51を用いて検出器ケース45を台板52に固定する。次
に、検出器ケース45の収納凹所60内に検出器本体39を収
納して、内向きフランジ46上に取付け部材42を載せ、軸
端部54を入力軸32の軸孔35にぴつたりと嵌め込むととも
に、ピン58を溝36に嵌め込み、こうして軸端部54と入力
軸32とを連結した状態とする。そこで、検出器本体39の
検出素子41から得られる絶対値出力が、予め定める値と
なるように、検出器本体39を角変位し、その状態で、ボ
ルト44を長孔43に挿通してねじ孔47に螺合し、こうして
検出器本体39と検出器ケース45とを固定する。これによ
つて検出器ケース45のマーク48と、入力軸32の溝36と、
周方向の相対的な位置に対して、検出器本体39の検出素
子41からの絶対値出力が正確に対応して定められること
になる。

次にブラシレス直流モータの組立て方法について説明
する。この場合は磁極位置検出器の場合と同じようにピ
ン31と磁極位置とリアカバー25に設ける位置合せ用マー
ク70の相対位置が、静的あるいは機械的寸法からは高精
度に決められない。これはロータ28への磁石片29の装着
作業が比較的低精度であること、真の磁極位置はステー
タコイルとロータ磁石間に発生する電磁力という動的な
特性をもつ要素で決定されることによる。

したがつてまず機械的に比較的粗い精度でモータを組
立て、その後、磁極位置検出器と組合せて真の磁極位置
を示す位置をケースにマーキングする方法で最終的にピ
ン31、磁極位置、位置合せ用マーク70を高精度にある相
対位置関係になるよう位置決めする。

その手順を次に説明する。ボルト51を緩めて台板52か
ら検出器ケース45を取り外すとともに、入力軸32と端軸
部54とを離脱する。次に、出力軸27の軸端部30を磁極位
置検出器21の入力軸32の軸孔35に嵌め込み、ピン31を溝
36に嵌め込み、出力軸27と入力軸32とを連結する。

そこで、モータ20の出力軸27を、第７図に示されるよ
うにもう１つの駆動モータ62に連結して、このモータ62
を電源63によつて電力付勢して予め定める一定回転速度
で駆動する。

このときモータ20のステータコイル26からは、誘起電
圧がライン64を経て得られ、その誘起電圧波形はオシロ
スコープ65によつて観察することができる。このときま
た、磁極位置検出器21の検出素子41から得られる絶対値
出力をライン66を介して観察し、両者が対応するよう
に、モータ20のモータケース23と磁極位置検出器21の検
出器ケース45とを、相対的に角変位し、前述のボルト51
と同様なボルト67を用いて、長孔50を挿通して、リアカ
バー25に形成されているねじ孔68に螺合し、モータケー
ス23に検出器ケース45を固定する。

そこでモータケース23のリアカバー25に、検出器ケー
ス45に形成されているマーク48に対応して、モータの軸
方向に延びる位置合せマーク70をけがいて形成する。

したがつてその後、磁極位置検出器21を交換するとき
には、ボルト67を取外してモータケース23から磁極位置
検出器21を取外し、新たな磁極位置検出器21をボルト67
によつて、そのマーク48が、モータケース23のリアカバ
ー25に形成されているマーク70と一致して対応するよう
に、磁極位置検出器21をモータケース23に取付ける。こ
のようにして、たとえば現場などで、磁極位置検出器21
を簡単に短時間で交換することができる。

前述のピン31と溝36を備える軸結合構造に代えて、モ
ータ20の出力軸27と磁極位置検出器21の入力軸32との相
対的な角度位置を保つて連結する構成を有するその他の
軸結合構造が用いられてもよい。

磁極位置検出器21における検出器本体39の取付け部材
42はばね板であり、この取付け部材42がボルト44によつ
て検出器ケース45に固定されるようにしてあるので、入
力軸32の回転時に、検出器本体39が検出器ケース45に対
して角変位することが防がれるのは勿論、モータ20の出
力軸27が熱によつて伸縮したときにおいても、その熱伸
縮が吸収される。

発明の効果 本発明によれば、たとえば現場などでブラシレス直流
モータに取付けられている回転検出器を、簡単に短時間
で交換することができるようになる。

また本発明によれば、ブラシレス直流モータと回転検
出器とを別個に製造、輸送、保管することができるの
で、従来のようにブラシレス直流モータ20と回転検出器
21とを一体で扱う必要がなくなり、回転検出器21を補修
用部品として取り扱うことが容易になる。このことはブ
ラシレス直流モータ20がたとえば数10kgの大重量である
のに対して回転検出器21がたとえば1kg以下の軽量であ
るとき、本発明は特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の簡略化した断面図、第２図
は磁極位置検出器21を分解して示すとともに、検出器組
立て用治具34を示す斜視図、第３図は磁極位置検出器21
の断面図、第４図は磁極位置検出器21の正面図、第５図
は組立て用治具34の断面図、第６図は組立て用治具34の
平面図、第７図はブラシレス直流モータ20と磁極位置検
出器21との取付け手順を説明するための簡略化した系統
図、第８図は先行技術のブラシレス直流モータ１の正面
図、第９図は第８図に示されるモータ１の出力軸２付近
の断面図、第10図は先行技術における磁極位置検出器６
の正面図、第11図は先行技術において用いられる軸継手
７の斜視図である。 20……ブラシレス直流モータ、21……磁極位置検出器、
23……モータケース、26……ステータコイル、27……モ
ータ出力軸、28……ロータ、29……永久磁石片、32……
検出器入力軸、34……検出器組立て用治具、35……軸
孔、39……検出器本体、40……回転検出板、41……検出
素子、45……検出器ケース、52……台板、54……軸端
部、58……ピン

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）ブラシレス直流モータ20と、回転検
   出器21と、組立て用治具34と、駆動モータ62と、観察手
   段65とを準備し、 （a1）ブラシレス直流モータ20は、ステータコイル26が
   取付けられるモータケース23の一端部から出力軸27が突
   出し、モータケース23の他端部から出力軸27の第１軸端
   部30が突出し、出力軸27に固定されているロータ28に
   は、永久磁石片29が設けられて構成され、モータケース
   23の第１軸端部30側には、第１ねじ孔68が形成され、 （a2）回転検出器21は、 入力軸32と、 入力軸32が回転自在に設けられる回転検出器本体39〜43
   であつて、入力軸32の回転角度位置に対応した絶対値出
   力を導出する検出部40,41を有し、半径方向外方に突出
   した取付け部材42を有し、この取付け部材42には周方向
   に延びる第１長孔43が形成される回転検出器本体39〜43
   と、 回転検出器本体39〜43を収納し、入力軸32を露出し、取
   付け部材42が配置される内向きフランジ46を有し、この
   内向きフランジ46には、第１長孔43を挿通して取付け部
   材42の内向きフランジ46に角変位調整可能に固定する第
   １ボルト44が螺合される第２ねじ孔47が形成され、さら
   に周方向に延びる第２長孔50が形成される外向きフラン
   ジ49を有し、周壁に第１位置合せ用マーク48が形成され
   る検出器ケース45とを有し、 （a3）組立て用治具34は、 外向きフランジ49が乗載され、表面に、第１位置合せ用
   マーク48に対応する第２位置合せ用マーク59が形成さ
   れ、第２長孔50を挿通して検出器ケース45を角変位調整
   可能に固定する第２ボルト51が螺合される第３ねじ孔53
   が形成される台板52と、 台板52に立設される第２軸端部54とを有し、 （a4）第１および第２軸端部30,54と、入力軸32とのい
   ずれか一方は、いずれか他方に形成された軸孔35に、周
   方向の相互の角変位を阻止して、軸線方向に着脱可能に
   嵌まり込む軸結合構造とされ、 （ｂ）組立て用治具34の台板52上に、検出器ケース45の
   外向きフランジ49を乗載し、第２ボルト51を第２長孔50
   に挿通し、第３ねじ孔53に螺合して第１および第２位置
   合せ用マーク48,59が一致するように調整して台板52と
   検出器ケース45とを固定し、 （ｃ）検出器ケース45内に回転検出器本体39〜43を収納
   し、内向きフランジ46上に取付け部材42を載せ、入力軸
   32と第２軸端部54とを相互に嵌め込んで軸結合し、 （ｄ）検出部40,41からの絶対値出力が、予め定める値
   になるように、検出器ケース45と回転検出器本体39〜43
   とを相対的に角変位し、この状態で、第１ボルト44を第
   １長孔43に挿通し、第２ねじ孔47に螺合して、検出器ケ
   ース45と検出器本体39〜43とを固定し、 （ｅ）第２ボルト51を緩めて台板52から検出器ケース45
   を取り外すとともに、入力軸32と第２軸端部54とを離脱
   し、次に、入力軸32と第１軸端部30とを相互に嵌め込ん
   で軸結合し、 （ｆ）駆動モータ62によつてブラシレス直流モータ20の
   出力軸27を回転駆動し、 （ｇ）この回転駆動した状態で観察手段65を用いて、検
   出部40,41からの絶対値出力とステータコイル26の誘起
   電圧波形とが対応するように、検出器ケース45とモータ
   ケース23とを相互に角変位し、この状態で第３ボルト65
   を第２長孔50に挿通し、第１ねじ孔68に螺合して検出器
   ケース45とモータケース23とを固定し、 （ｈ）モータケース23に、第１位置合せ用マーク48に対
   応して第３位置合せ用マーク70を形成することを特徴と
   するブラシレス直流モータと回転検出器との取付け方
   法。