JP3197292U - 交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】相切り替え信号検出装置を用い、センサ部材が必要無い条件下で、同様の検出効果を得ることができ、モータの検出過程を簡素化して検出にかかるコストを減らすことができる、交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置を提供する。【解決手段】交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置１０は、入力端２０及び出力端５０を備える。入力端２０と出力端５０との間には、信号キャプチャユニット２５、信号増幅ユニット３０、信号フィルタユニット３５、信号比較ユニット４０及びＰＬＬ回路４５が電気的に接続される。入力端２０を交直流ブラシモータの送電線と電気的に接続し、送電線のリプルを得て、増幅、フィルタ及び比較を行い、ＰＬＬ回路４５により相切り替え信号へ変換して出力する。【選択図】図１

Description

本考案者は、交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置に関するものであり、さらに詳しくは、交直流ブラシモーターの「センサレス（ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ）」相切り替え信号検出装置に関するものである。

モータは、その電力供給源に応じて交流及び直流の２種類に分けられるとともに、構造に応じてブラシレスモータ及びブラシモータの２種類に分けられる。

従来のブラシレス（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ）モータは、ブラシを使用せず、それ自体は相切り替え機能を備えておらず、内部の駆動装置によりモータの電流変換を制御する上、ホール素子（ｈａｌｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）は駆動装置の必要要素であり、ロータの位置検出に用いるが、高温又は高振動の環境で使用するには適していなかった。これら駆動装置がロータの位置を検出するためには、センサ方式が採用され、ブラシレスモータの正常な動作が影響を受けることを防ぐことができる。しかし如何なる方式であっても、駆動装置がモータの内部空間を占有するため、モータの設計には不利であるとともに、モータ内部の空間利用率が低下した。

従来のブラシモータは、ロータ（ｒｏｔｏｒ）、ステータ（ｓｔａｔｏｒ）、コミュテータ（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）及びブラシ（ｂｒｕｓｈ）を含む構造を有する。ロータは外側にコイルが巻かれ、電気駆動により軸心の周りで回転する。ステータは永久磁石又は電磁石であり、強力な磁場を発生させる。コミュテータは、位相可変器又は整流器とも称され、ロータ及びステータの外側にはコイルの両端が接続され、電流の方向を変えるために用いられる。ロータを方向転換点へ回転させ、コミュテータとブラシにより電流の相切り替えを行い、モータが回転し続ける。

モータ作動の検出作業は、一般に手動方式で行う。検出を行う者は、プローブを手で持ってモータを検出し、プローブをモータの電極へ接触させて電気的に導通し、モータの振動によりモータが正常に作動しているか否かを判断しなければならないため、検出過程が煩雑である上、コストが高い。

本考案の主な課題は、相切り替え信号検出装置を用い、センサ部材が必要無い条件下で、同様の検出効果を得ることができ、モータの検出過程を簡素化して検出にかかるコストを減らすことができる、交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置を提供することにある。

本考案者は、かかる本考案の課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、入力端と出力端の間に、信号キャプチャユニット、信号増幅ユニット、信号フィルタユニット、信号比較ユニット及びＰＬＬ回路を接続することにより前記課題を解決できることに着目し、かかる知見に基いて本考案に想到するに至った。

かくして、本考案によれば、
入力端及び出力端を備える交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置であって、
前記入力端と出力端との間には、信号キャプチャユニット、信号増幅ユニット、信号フィルタユニット、信号比較ユニット及びＰＬＬ回路が電気的に接続され、
前記入力端を交直流ブラシモーターの送電線と電気的に接続し、送電線のＹプルを待って、増幅、フィルタ及び比較を行い、ＰＬＬ回路により、相切り換え信号へ変換して出力することを特徴とする交直流ブラシモータの切り替え信号検出装置
が提供される。

本考案は、前記の通りの構成からなり、古いタイプのセンサー要素を代替することができるので、センサー要素に必要な空間を考慮する必要がなくなりモーター本体の設計を簡素化することができる。

また、センサー要素を設けていないため、検出装置を省略することができる。
さらに、関連製品の異常、回転速度、回転角度、変位量、オーバーロード又はデータ分析の検出/制御/保護の分野に応用することができる。

以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

図１を参照する。図１に示すように、本考案の一実施形態に係る交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置１０は、モータ１５に接触されて電気的に接続される。モータ１５は、送電線及びブラシを有し、交直流を電力源として用いる。入力端２０と出力端５０との間には、信号キャプチャユニット２５、信号増幅ユニット３０、信号フィルタユニット３５、信号比較ユニット４０及びＰＬＬ回路４５が電気的に接続されている。

入力端２０を介してモータ１５の送電線と接触されるか電気的に接続され、送電線のリプルを得て、増幅、フィルタ及び比較を行い、ＰＬＬ回路により変換して信号を出力し、モータ１５及び関連製品の異常、回転速度、回転角度、変位量、オーバーロード又はデータ分析の検出／制御／フィードバック／保護などに応用する。

ここでリプルとは、交直流信号をフィルタ出力し、電圧変化かつ不安定な部分を指す。

ここでＰＬＬ回路は、位相周波数比較器（Ｐｈａｓｅ／Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＰＦＤ）、電荷ポンプ（Ｃｈａｒｇｅ Ｐｕｍｐ；ＣＰ）、ループフィルタ（Ｌｏｏｐ Ｆｉｌｔｅｒ；ＬＦ）、電圧制御発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；ＶＣＯ）、分周器（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｄｅｒ）など幾つかのサブ回路システムを含むアーキテクチャにより構成され、検出した位相／周波数値を電圧形式の信号へ変換し、高周波数の部分をフィルタして発振周波数を形成し、帰還と参照周波数とを比較する。ロック状態となると、入力と出力との周波数が略同じとなる。

このように、本考案の相切り替え検出装置は、以下（１）〜（３）の長所を有する。
（１）交直流ブラシモータの設計から見ると、本考案の相切り替え検出装置は、モータ内部の古いタイプのセンサ要素を代替することができる。そのため、センサ要素に必要な空間を考慮する必要がなく、モータ本体の設計を簡素化することができる上、モータの内部空間を効果的に利用し、体積を減らすことができる。
（２）モータの製造に関しては、センサ要素が無いため、余分な検出機器又は設備を加えなくとも、モータの回転速度又は回転数を判断し、製品の検査工程を容易かつ迅速に行うことができる。
（３）関連製品の異常、回転速度、回転角度、変位量、オーバーロード又はデータ分析の検出／制御／保護などの分野に応用することができるため、応用範囲が非常に広い。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

図１は、本考案の一実施形態に係る交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置を示す模式図である。

１０ 相切り替え信号検出装置
１５ モータ
２０ 入力端
２５ 信号キャプチャユニット
３０ 信号増幅ユニット
３５ 信号フィルタユニット
４０ 信号比較ユニット
４５ ＰＬＬ回路
５０ 出力端

Claims (1)

1. 入力端及び出力端を備える交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置であって、
   前記入力端と前記出力端との間には、信号キャプチャユニット、信号増幅ユニット、信号フィルタユニット、信号比較ユニット及びＰＬＬ回路が電気的に接続され、
   前記入力端を交直流ブラシモータの送電線と電気的に接続し、送電線のリプルを得て、増幅、フィルタ及び比較を行い、ＰＬＬ回路により相切り替え信号へ変換して出力することを特徴とする交直流ブラシモータの相切り替え信号検出装置。

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