JP3734457B2

JP3734457B2 - センサ付ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP3734457B2
Application number: JP2002177541A
Authority: JP
Inventors: 剛史飯塚
Original assignee: 株式会社長田中央研究所
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2017-10-20
Also published as: JP2003009492A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ付ブラシレスモータに関し、より詳細には、ロータの回転位置をホール素子センサによって検出し、その検出信号に応じてステータ側の駆動コイルを励磁するようにしたセンサ付ブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、センサ付ブラシレス直流モータの基本原理を説明するための図で、図中、Ｒは磁極回転子、Ｗ₁〜Ｗ₃はモータの駆動コイル、Ｈ₁〜Ｈ₃はホール素子、Ｑ₁〜Ｑ₃はトランジスタで、ブラシレス直流モータは、図示のように、磁極回転子Ｒを有し、その回転子Ｒの位置（磁極）を無接触で検出し、その検出信号に基づいて駆動コイルに駆動パルスを順次印加する直流モータである。回転子Ｒの位置を無接触で検出する方法としては、空間を伝搬する光，音，電界，磁界，熱などを検出する方法等、種々あるが、図４には、電界を検出するホール素子を用いる例が示してある。
【０００３】
図４において、Ｍは回転機構部で、該回転機構部の構造は、回転部分と固定部分に大別でき、回転部分は、磁極回転子Ｒと、外部にトルクを伝達するシャフト（図示せず）から構成され、固定部分は、磁極回転子Ｒとの相互作用により該磁極回転子Ｒに回転トルクを発生させるコイルＷ₁〜Ｗ₃と、磁極回転子Ｒ（又は該磁極回転子Ｒとは別に設けられた（図示しない）磁極回転子）の磁極（位置）を検出するホール素子Ｈ₁〜Ｈ₃から構成されている。
【０００４】
図４において、いま、ホール素子Ｈ₁が回転子Ｒの磁極のＮを検知すると、トランジスタＱ₁がオンし、電源Ｅから矢印のように電流が流れ、コイルＷ₁に磁極Ｓができる。すると、回転子の磁極Ｎが引き付けられ、回転子Ｒは矢印の方向に回転する。すると、ホール素子Ｈ₂が回転子Ｒの磁極のＳを検知して、トランジスタＱ₂がオンする。今度は、電源ＥからＱ₂を通してコイルＷ₂に電流が流れ、磁極Ｓができ、回転子のＮが引き付けられ、回転子は更に矢印の方向に回転する。以下、順次、これを繰り返し、回転子Ｒは回転を続ける。
【０００５】
上述のように、ブラシレス直流モータにおいては、回転子の位置を検知することが必要であり、そのため、位置センサを必要とするが、そのためのホール素子センサと磁極回転子（以下、センサマグネット）の相対的位置関係がモータの効率に影響する。
【０００６】
図５は、本発明が適用されるセンサ付ブラシレスモータのロータ部の概略を説明するための要部概略構成図で、図中、１はロータ、２は回転軸、３，４はベアリング、５はセンサマグネットで、図示のように、ベアリング３，４で回転可能に支持されるロータ１の回転軸上にセンサマグネット５が取り付けられており、このセンサマグネット５に対向して配設されているホール素子センサにより、このセンサマグネット５のＮ極，Ｓ極の位置を検出し、その検出位置信号に応じて、ステータ側の界磁巻線に与える駆動パルス電流のタイミングを制御するようにしている。
【０００７】
而して、センサマグネット５のＮ極，Ｓ極の位置は、モータの効率に影響を与えるものであるが、このセンサマグネット５は、図示のように、ベアリング３と４の間に挟まれているため、その位置を調整するのは困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、センサ付ブラシレスモータの回転制御に必要なホール素子センサの取り付け，取り外しを簡単に行えるようにして、メンテナンスを容易にしたセンサ付ブラシレスモータを提供することを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ステータ側に巻回された複数の駆動コイルと、該駆動コイルに対向して配設されたロータ側磁極回転素子と、該ロータ側磁極回転素子の回転軸を前記ステータ側に対して回転自在に支持させる一対のベアリングと、前記回転軸に固定されたセンサマグネットと、該センサマグネットに対向して配設されたホール素子センサとを有し、該ホール素子センサによって前記センサマグネットを検出し、その検出信号に応じて前記駆動コイルを励磁するセンサ付ブラシレスモータおいて、前記一対のベアリングのうち前記センサマグネットが配設されている側のベアリング及び前記センサマグネットに対向して配設されるホール素子センサとを一体的に保持するベアリングホルダーを具備し、該ベアリングホルダーは軸方向には挿脱自在で回転方向には固定されるようにモータシース内に配設され、前記ベアリングホルダーが前記モータシース内に挿入された時に、前記ベアリング内に前記回転軸が挿入され、前記ホール素子センサが前記センサマグネットに対向配置され、更に、前記ベアリングホルダーを前記モータシース内に固定するためのホルダー押えを具備し、かつ、該ホルダー押えの外周に雄ねじを、前記モータシースの内側に雌ねじを具備し、前記ベアリングホルダーを前記モータシース内に挿入した後、前記ホルダー押えの雄ねじを前記モータシースの雌ねじに螺合、締め付けることによって前記ベアリングホルダーを前記モータシース内に固定するようにしたことを特徴としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるセンサ付ブラシレスモータの一実施形態を説明するための要部断面図で、図中、１はロータ、２は回転軸、３，４はベアリング、５はセンサマグネットで、これらは、図４に示したロータ部の各部と全く同様の作用をするものである。１０はステータ、１１はモータシース、１２はホースカバー、１３はホール素子センサ、１４はベアリングホルダー、１５はホルダー押えネジで、図示のように、ロータ１に対向してステータ１０が配設され、かつ、センサマグネット５に対向してホール素子センサ１３が対向して配設され、ホール素子センサ１３によってセンサマグネット５のＮ極，Ｓ極を検出し、その検出信号に応じて、ステータ１０に印加する直流パルス電圧のタイミングを制御してロータ１の回転を制御している。
【００１１】
図１において、ベアリング４及びホール素子センサ１３は、共にベアリングホルダー１４に取り付けられており、ホースカバー１２をモータシース１１より手動で取り外し（ホースカバー１２とシース１１とはネジ結合されている）、ホルダー押え１５を工具を使って外すだけで、ベアリングホルダー１４とホールセンサ１３を取り外すことができる。
【００１２】
図２は、図１に示したセンサ付ブラシレスモータの分解手順を示す図で、図２（Ａ）は、図１よりホースカバー１２を取り外した時の要部断面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）よりホルダー押え１５を取り外した時の要部断面図、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）よりベアリングホルダー１４とホール素子センサ１３を取り外した時の要部断面図である。
【００１３】
図３は、センサマグネット５の位置を調整し、モータの効率を良くするようにセンサマグネット５の位置を動かし、かつ、固定する機構を説明するための要部概略構成図で、図中、２はロータの回転軸、４はベアリング、５はセンサマグネット、６，７はバランサ、８はボール、９はネジ棒で、図示のように、センサマグネット５は、バランサ６と７の間に挟まれているため、その位置を移動し、かつ、固定するのは困難である。そのため、図示例においては、ロータの回転軸２に穴をあけるとともに、雌ネジを切り、その中にボール８を複数個入れ、ネジ棒９を該回転軸２のネジ穴内に螺合して締め付けることにより、前記ボール８を押し付ける。ボール８は、ネジ棒９によって押し付けられると、矢印方向に移動し、センサマグネット５の内側から該センサマグネット５を突張る感じで固定する。ネジ棒９の締め付けを緩めれば、ボール８の移動が自由になり、センサマグネット５は簡単にその位置を動かすことができる（シャフト２に対して３６０°自由に動かすことができる）。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、センサ付ブラシレスモータの回転制御に必要なホール素子センサの取り付け，取り外しを簡単に行うことができ、メンテナンスの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための要部概略構成図である。
【図２】図１に示した実施例におけるセンサ付ブラシレスモータの分解手順を示す要部断面図である。
【図３】センサマグネットの位置を動かし、固定する一例を説明するための要部断面図である。
【図４】センサ付ブラシレス直流モータの基本原理を説明するための図である。
【図５】本発明が適用されるセンサ付ブラシレスモータのロータ部の概略構成図である。
【符号の説明】
１…ロータ、２…回転軸、３，４…ベアリング、５…センサマグネット、６，７…バランサ、８…ボール、９…ネジ棒、１０…ステータ、１１…モータシース、１２…ホースカバー、１３…ホール素子センサ、１４…ベアリングホルダー、１５…ホルダー押えネジ、Ｈ₁〜Ｈ₃…ホール素子、Ｑ₁〜Ｑ₃…トランジスタ、Ｒ…磁極回転子、Ｗ₁〜Ｗ₃…モータの駆動コイル。

Claims

ステータ側に巻回された複数の駆動コイルと、該駆動コイルに対向して配設されたロータ側磁極回転素子と、該ロータ側磁極回転素子の回転軸を前記ステータ側に対して回転自在に支持させる一対のベアリングと、前記回転軸に固定されたセンサマグネットと、該センサマグネットに対向して配設されたホール素子センサとを有し、該ホール素子センサによって前記センサマグネットを検出し、その検出信号に応じて前記駆動コイルを励磁するセンサ付ブラシレスモータおいて、前記一対のベアリングのうち前記センサマグネットが配設されている側のベアリング及び前記センサマグネットに対向して配設されるホール素子センサとを一体的に保持するベアリングホルダーを具備し、該ベアリングホルダーは軸方向には挿脱自在で回転方向には固定されるようにモータシース内に配設され、前記ベアリングホルダーが前記モータシース内に挿入された時に、前記ベアリング内に前記回転軸が挿入され、前記ホール素子センサが前記センサマグネットに対向配置され、更に、前記ベアリングホルダーを前記モータシース内に固定するためのホルダー押えを具備し、かつ、該ホルダー押えの外周に雄ねじを、前記モータシースの内側に雌ねじを具備し、前記ベアリングホルダーを前記モータシース内に挿入した後、前記ホルダー押えの雄ねじを前記モータシースの雌ねじに螺合、締め付けることによって前記ベアリングホルダーを前記モータシース内に固定するようにしたことを特徴とするセンサ付ブラシレスモータ。