JP3980070B2 - 電動機 - Google Patents

Description

従来の技術
電機子軸に回動不能に配置された信号発生器としてのポールホイールと、ケーシングに固定された所属の信号検出器とを有する電動機は一般に公知の従来技術である。信号発生器と信号検出器はセンサとして共働し、例えば回転方向、回転数、電機子軸の速度および電動機駆動の他のパラメータを検出する。
発明の利点
請求項１の構成を有する電動機は、磁界センサを磁界形成手段から離れて配置することができ、それでもなお磁界形成手段の磁界が確実に検出されると言う利点を有する。実質的に電流導通手段に沿って信号導通手段を配置することによって、有効磁化方向、すなわち磁界形成手段による磁化が信号導通手段に沿って延在する場合には、磁界センサに導かれる磁界は電流導通手段に流れる電流によって影響を受けないか、ほとんど影響を受けない。実験によって例えば市販の小型電動機の動作中に約３０Ａの電流が電流導通手段に流れると、電流に随伴する磁界は２０ｍＴのオーダーの磁束密度を有することが示された。このノイズ磁界は、例えば電動機の投入接続時に、磁界センサでの測定誤差に結び付く。本発明の構成によってこのような測定誤差が回避される。
本発明の構成によれば、電流導通手段と信号導通手段とはそれぞれ固有の構成部材を形成する。２つの構成部材は、例えばサンドウィッチ状に配置することができる。電流導通手段は実質的に信号導通手段に沿って配置されるから、電流に随伴する磁界の磁束線は有効磁化方向に対して垂直に延在する。このことにより有効磁界を、磁界センサの選択と構成が適切な場合、ノイズ磁界が重畳することなしに評価することができる。
本発明の別の構成では、電流導通手段が信号導通手段の表面に配置される。電流導通手段は信号導通手段をほぼ完全に取り囲むから、電流に随伴する磁気は信号導通手段の内部で消失して小さくなる（ファラデー・ケージ効果）。従って信号導通手段における有効時間はほとんど障害を受けない。
本発明の別の有利な構成および実施例は従属請求項と実施例から明らかである。
図面
図１ａと図１ｂは本発明の電動機を示し、後置された伝動部３と電子回路ケーシング５を有する。電機子軸６は伝動部３に延長されている。電動機ケーシング７と伝動部ケーシング９との間には、ブラシホルダ１０が配置されている。図２からわかるように、ブラシホルダ１０には図示しない炭素ブラシに対する挿入部材が配置されている（図を見やすくするため実際に２つ存在する挿入部材のうち１つだけが図示されている）。前記の炭素ブラシは電機子軸に配置された整流子１１と電気接続している。ブラシホルダ１４は電動機ケーシング７と伝動部ケーシング９との間に配置されているが、電気部材６は電動機ケーシング７から電子回路ケーシング５に突出している。電子回路基板１７には電動機電力および制御電子回路１９が組み込まれている。
電機子軸６にはポールリング２０が配置されている。ポールリング２０はそれぞれ半分がＮ極とＳ極からなる。ブラシホルダ１０には３つの磁気導体路２２，２４，２６が配置されている。これら磁気導体路はブラシ部分１４から電子部分１６に達している。ブラシホルダ１０の電子部分１６には２つのホールセンサ２８，３０が集積スイッチ回路の形態で磁界センサとして配置されている。
磁気導体路２２，２４，２６はタップ３４，３６，３８を有し、これらタップから磁界形成手段としてのポールリング２０の信号が取り出される。磁気導体路２２と２４の場合には、それぞれタップは一方の端部にある。磁気導体路２６では、タップは構成部材のほぼ中央にある。磁気導体路２２，２４の他方の端部３５，３７には継ぎ足し部４６，４８が、ホールセンサ２８，３０の前の電子基板１７に配置されている。磁気導体路２６の２つの端部３９，３９’は、電子基板１７の孔部にホールセンサ２８，３０の下で貫通係合しており、端部３９，３９’の端面は直接、ホールセンサ２８と３０の下側に配置されている。この構成によって、磁気導体路２２，２６および２４，２６はそれぞれほぼ閉じた磁気回路を形成する。またホールセンサ２８と３０にはほぼ完全に、ポールリング２０に戻る有効磁束が通過する。
ポールリング２０からホールセンサ２８と３０への磁気的信号の伝送を磁気導通路２２の例で説明する。タップ３４に空間的に最も近いポールリング２０のセグメントの磁界はタップ３４を磁化し、ひいては磁気導体全体を磁化する。従ってタップ２０とは反対側の磁気導体路２２の端部３５に導かれる。磁気導体路２２の端部３５は、ホールセンサ２８の直前で電子基板１７に配置されているから、ホールセンサ２８は空間的にポールリング２０から離れていてもポールリング２０の磁界を検出する。
ホールセンサ２８と３０は、磁気導体路２２，２４，２６により伝送される信号をデジタル信号に変換する。電動機制御電子回路１９はデジタル信号を回転数検出、加速の回転方向および電機子軸の他のパラメータを検出するために、プログラム制御マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを使用して評価する。
磁気導体路２２と２４に沿ってそれぞれ１つの電流導体路４０と４２が配置されている。この電流導体路は実質的に磁気導体路２２ないし２４に対して平行に延在する。
図３のａ，ｂに示され、図１ａ，ｂと図２に従って実現された第１の実施例では、電流導体路４０は磁気導通手段２２に設けられている。磁気導通手段２２は透磁性の高い軟磁性鋼、例えばDIN ST1203による鋼からなる。電流導通手段４０は銅からなり、この実施例では磁気導通手段に導電的に析出される。しかし蒸着または他の手段によって磁気導通手段の表面に配置することもできる。導電性を改善するために、導電析出された比較的に薄い銅層に錫層を被着することができる。この錫層の厚さは、電流導通手段４０の抵抗が電機子巻線の抵抗に比較して小さくなるようにする。
もちろん反対の構成も考えられる。すなわち、磁気導通手段２２を小型の電流導通手段の表面に配置するのである。
電流導通手段４０はブラシホルダ１０の第１のブラシと、電流導通手段４２はブラシホルダ１０の第２のブラシと導電接続している。
電流導通手段４０，４２のそれぞれブラシとは反対側端部５０ないし５２は、電子回路基板１７の電動機出力電子回路に導かれている。第１および第２のブラシには、電流導通手段４０ないし４２を介して電流が供給される。
磁気導通手段２６も電流導通手段４４を取り囲んでいる。電流導通手段４４は電動機アースと電気接触しており、従って磁気導通手段を外側からのノイズ信号に対してほぼシールドしている。
電流導通手段および磁気導通手段の第２の実施例が図４ａとｂに詳細に示されている。電流導通手段１４０と磁気導通手段１２２はそれぞれ固有の構成部材である。２つの構成部材の間には電気絶縁のために、プラスチック製の射出被膜が設けられている。この射出被膜はすでにブラシホルダの製造時に射出される。電流導通手段１４０は完全に銅からなるが、他の導電材料、例えば真鍮から製造することもできる。磁気導体路は第１の実施例と同じように鋼からなる。２つの構成部材は打抜スタンプ法によって製造され、打抜の後、図４ａとｂに示された形状に曲げられる。

Claims (14)

1. センサ、例えば回転数センサと信号導通手段（２２，２４，２６）とを有する電動機であって、
   該センサは、信号発生器として磁界を形成する少なくとも１つの手段（２０）と、信号検出器として少なくとも１つの磁界センサ（２８，３０）とを有し、
   前記磁界形成手段（２０）は、電動機の電機子軸（６）に配置された磁気的ポールリング（２０）である形式のものにおいて、
   信号導通手段（２２，２４，２６）は、磁気的導通材料を含んでおり、
   少なくとも１つの磁界形成手段（２０）の信号は、空間的に離れた少なくとも１つの磁界センサ（２８，３０）に導通され、
   少なくとも１つの電流導通手段（４０，４２，４４）が信号導通手段（２２，２４，２６）に実質的に沿って配置されている、
   ことを特徴とする電動機。
2. 少なくとも１つの電流導通手段（１４０）と少なくとも１つの信号導通手段（１２２）とは平行に配置されている、請求項１記載の電動機。
3. 少なくとも１つの電流導通手段（１４０）と少なくとも１つの信号導通手段（１２２）とは相互に間隔をおかずに延在している、請求項１または２記載の電動機。
4. 電流導通手段と信号導通手段との間には少なくとも１つの電気絶縁材料が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電動機。
5. 電流導通手段（１４０）と信号導通手段（１２２）とはそれぞれ固有の構成部材を形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の電動機。
6. 電流導通手段（４０，４２，４４）は信号導通手段（２２，２４，２６）の表面に設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電動機。
7. 電流導通手段（４０，４２，４４）は信号導通手段（２２，２４，２６）に導電的に析出されている、請求項６記載の電動機。
8. 電流導通手段（４０，１４０）は銅からなり、信号導通手段（２２，１２２）は導磁性鋼からなる、請求項１から７までのいずれか１項記載の電動機。
9. 少なくとも１つの電流導通手段（４０，４２）は電動機（１）の作動電流を導く、請求項１から８までのいずれか１項記載の電動機。
10. 少なくとも１つの電流導通手段（４０，４２）は電動機（１）のブラシと接続している、請求項９記載の電動機。
11. ブラシホルダ（１０）には少なくとも１つの信号検出器が配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電動機。
12. ホールセンサ（２８，３０）を信号検出器として用いる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の電動機。
13. 磁界センサ（２８，３０）は磁界形成手段（２０）から空間的に離れて配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の電動機。
14. 磁界センサ（２８，３０）は電子回路基板（１７）に配置されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の電動機。

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