JP4126107B2 - 回転検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気モータとともに使用する回転検出器に関し、特に、小型の永久磁石直流モータ（ＰＭＤＣ）のための回転検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＭＤＣモータの多くの用途では、モータの速度をモニタするか又はモータシャフトの回転数をカウントすることが必要である。これは、しばしば、モータシャフトに嵌め込まれたホールセンサ及び磁石を使用して又は光学センサと協働するようシャフトに嵌め込まれたエンコーダを使用して、達成される。これらの方法はいずれも、比較的高価な部品を含み、嵌め込むのに多くの時間を必要とし、また、それらの部品を受け入れるようにモータを設計することが必要となる。というのは、それらの部品がモータの内部に大きなスペースを占めるとモータのサイズを増大させるし、モータの外部に大きなスペースを占めるとそれらの部品が損傷を受けやすくなるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近、ロータが回転するにつれてモータの磁束の変化をモニタする誘導コイルを使用する回転検出器が開発された。たとえば、ヨーロッパ特許明細書（ＥＰ−Ａ）０６２６７４８を参照されたい。この特許明細書には、軸受ボスに押し嵌めされることによりモータの非駆動端に圧入された別のケースに、インダクタ／キャパシタ回路が嵌め込まれている。この構成では、コイルが、漏れ磁束を検出しており、効率の良いモータのためには、このタイプの検出器の信頼性／感度を低下させる漏れ磁束を最小にして、効率を高めることが望まれている。例えば、ヨーロッパ特許明細書（ＥＰ−Ａ）０５２９１３１を参照されたい。この特許明細書は、モータ内に取り付けられたコイルを使用している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
感度の良い検出器を提供するために、本発明の回転検出器は、磁束伝導手段のまわりに巻かれた、モータのステータに磁束戻り経路を与えるように構成された誘導コイルを使用している。理想的には、この磁束伝導手段は、モータケーシングに嵌め込まれた磁束リングであるか、又は、代替として、モータケーシングの一部であってもよい。磁束リングは、通常、ステータの磁極の間に低い抵抗の磁束戻り経路を与えるために使用される。磁束リングの使用は、磁束を集中させて磁束の漏れを小さくする一方で、磁気経路の飽和を犠牲にすることなくモータケーシングを薄い材料で製造することを可能にするのを助ける。磁束リングのまわりに誘導コイルを巻くことにより、磁束リングはコイルのコアとして働き、コイルの製造を簡単にする一方で、磁束がコイルを通過することを確保して、回転検出回路に強い信号を与える。同時に、磁束リングの実施例は、検出器に影響を及ぼすことなくモータを変更することを可能にする。実際、回転検出器は、磁束リングの適当な構成により任意のモータに適合させることができ、何ら特定の構成をモータに組み込むことを必要としない。
【０００５】
本発明の目的は、誘導コイルを使用する永久磁石直流モータのための新規な回転検出器を提供することである。
回転検出器は周知であり、本発明の一部を構成しないので、それについて説明しないが、検出器からの信号が検出回路に送られ、その信号を使用してその指定された機能を達成することは留意されたい。その指定された機能には、速度制御、位置制御、過負荷検出及び作動妨害のような故障状態が含まれる。
したがって、本発明は、永久磁石ステータを収容するケーシングを有する直流モータとともに使用する回転検出器であって、ステータに対する磁束戻り経路を与えるように構成された磁束伝導手段と、磁束伝導手段のまわりに巻かれたコイルを有する検出器手段とを備え、それにより、モータの磁束の変化によりコイルに電気信号が発生される回転検出器を提供している。
【０００６】
好ましくは、磁束伝導手段は、モータのケーシングと係合するように構成されているのが良い。
これとは別に、磁束伝導手段は、モータのケーシングの少なくとも一部であってもよい。
好ましくは、磁束伝導手段は、プリント回路板（３０）に嵌め込まれており、コイルは、プリント回路板の端子で終端しており、プリント回路板（３０）は、モータの雌端子と噛み合うように構成された雄端子を有するのが良い。
好ましくは、プリント回路板は、コイルからの信号を解釈してそれらの信号に応答してモータを制御する回路を有するのが良い。
【０００７】
【実施例】
以下、例示として本発明の好ましい実施例について添付図面を参照して説明する。
図１及び図２に示される、第１の実施例の回転検出器では、磁束伝導手段は、磁束リング１５であり、コイル１１は、磁束リングのまわりに巻かれている。磁束リング１５は、磁束シェルタイプのものであり、これは、リングが使用時にモータケーシング２２を実質的に囲むことを意味する。実際には、磁束リング１５をモータケーシング２２に合うように拡げ、リングの弾性を利用してリングがモータに固着するように、緩和状態における磁束リングの内径は、モータケーシングの直径よりも小さい。戻り止めを付加的に設けてもよい。リングの形状は、実質的にモータケーシングの形状と一致しており、ケーシングとリングとの間の良好な接触を与えて、磁束経路の抵抗を最小にしている。
【０００８】
図示されたモータ２０は、平面形モータであって、この平面形モータは、ケーシングが２つの弓形の、すなわち、相互に平行な２つの直線部分４２により接続された円形部分４１を有することを意味する。ステータは、ケーシング２２の円形部分４１に嵌め込まれている２つの弓形の永久磁石２３を有している。磁束リング１５は、ステータ磁石の磁極を通る平面と一致する位置にあるスプリット１９と同じ形状を有している。コイル１１は、直線部分４２の一つのまわりに巻かれている。これは、使用時に磁束密度が最大である場所である。磁束リング１５は、コイルを巻く位置に階段状部分１８を形成するように変形され、磁束リング１５とモータケーシング２２との間にコイルのためのスペース又は隙間を形成している。さもなければ、磁束リングはモータケーシングと境界を接したであろう。コイル１１は、図１に示されるように、磁束リング１５に嵌め込まれた端子１２で終端されてもよいし、又は、図２に示されるように、検出回路と直接に接続するためのフライリード線１３を有してもよい。
【０００９】
図３は、丸形モータ２０（円形断面を有するケーシング付きモータ）に嵌め込まれた同じ回転検出器１０を示している。戻り止め（図示せず）は、スプリット１９がステータの磁極を通る平面と整列した状態で、磁束リング１５（これも実質的に円形の断面を有している）がモータケーシング２２に嵌め込まれ、コイル１１がステータの２つの隣接した磁極の間の階段状部分１８に位置決めされることを確保する。このようなモータは、一般に、２つの個別の弓形永久磁石又は２つ以上の磁極を備えたゴムリング磁石を有している。
図４は、平面形モータ２０に嵌め込まれた、図１及び図２の回転検出器と構成が同じような回転検出器１０を示しており、その回転検出器１０の変形された点は、磁束伝導手段がハーフシェル磁束リング１６であることである。このハーフシェル磁束リング１６とは、磁束リング１６がモータケーシング２２の円周をほぼ半分しか囲んでいないことを意味する。実際は、磁束リング１６は、ケーシング上に自己支持グリップを与えるために、半分よりもわずかに大きく囲んでいる。他のすべての特徴については、この検出器は図１の実施例と同じである。
【００１０】
図５は、図２及び図４と同じようなの回転検出器１０の図であるが。この回転検出器には、１／４シェルタイプの磁束リング１７の形状の磁束伝導手段が組み込まれている。１／４シェル磁束リング１７は、モータケーシングの平坦面に沿って磁石面の間に延びていてケーシング２２により形成される磁束経路を補足する。また、磁束リング１７は、磁極又は磁石の間の位置に階段状部分１８を有して、コイル巻線を受け入れる。
１／４シェル磁束リング１７は、図６で示される構成のような興味深い取り付けの構成を可能にする。図６の構成では、磁束リング１７がプリント回路板（ＰＣＢ）３０に嵌め込まれている。ＰＣＢ３０は、回路板３０をモータの電源に接続するための及びモータを作動させる制御信号のためのコネクタ３３を有している。ＰＣＢ３０は、また、回転検出器１０からの信号を解釈して、その回転検出器からの信号及び入力制御信号に応答してモータ２０を制御する電子回路３２を有している。制御信号は、単純なオン／オフ信号であってもよく又は維持すべき条件、例えば、速度又は位置、を特定することを含む更に複雑なものであってもよい。図示された実施例では、モータは、雌端子（図示せず）を有し、ＰＣＢ３０は、モータの雌端子と噛み合う雄端子３１を有する。雄端子３１は、また、設置の助けともなり又支持の助けともなるが、たいていの用途では、振動、ノッキング等によるＰＣＢに対するモータの偶発的な変位を防止するために、磁束リング１７及び／又はＰＣＢ３０に対してモータ２０を保持する付加的な支持体が必要となるであろう。
【００１１】
平面形モータが図示されているが、磁束リングとステータの磁極との正確な整列を確保するように注意を払えば、１／４シェル磁束リングは丸形モータとともに使用されてもよい。
図７の実施例は、別個の磁束リングを不要にし、モータケーシング２２を磁束伝導手段として使用する。平面形のケーシング２２は、２つの部分２５、２６で作られ、口語的に二枚貝シェルケーシングとして知られている。２つの部分２５、２６は、鳩尾継ぎ２７により結合されている。鳩尾継ぎ２７は、ケーシングの水平の面に沿って形成されていて、ステータを形成する磁石２３の対の間に配置されている。各部分は、単一の弓形磁石を収容している。
その継ぎの一つでは、第１の部分２５の上に水平なフィンガ２８が設けられ、そのフィンガ２８が他の部分２６の切欠き２９に受け入れられる。このフィンガ２８のまわりには、ロータが回転するにつれて磁界の変化をモニタする誘導コイル１１が巻かれるか又は配置されている。コイル１１は、コイル端子を支持するのを助けるボビンであってもよいが、好ましくは、エポシキ又は樹脂のカプセルに包まれて、最小寸法の強固で安定した絶縁コイルを与えてもよい。
【００１２】
代替例として、モータケーシングは、深絞りカンであって、フィンガがコイルに適合する切欠きと隆起の部分であり且つ湾曲するか若しくは変形してフィンガの創出によって形成された凹みに戻されるようになっており、フィンガの末端がフィンガを通る磁束経路の抵抗を最小にするように切り抜かれた凹みの縁部に当接するか若しくは近接してもよい。
以上、種々の好ましい実施例について説明したが、それらの実施例に対して、特許請求の範囲に添付された発明の精神及び範囲から逸脱することなく修正又は変更を行ってもよいことは、当業者によって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例による回転検出器を示す図である。
【図２】平面形モータに適合する図１の回転検出器を示す図である。
【図３】丸形モータに適合する回転検出器の図２と同様な図である。
【図４】モータに適合する別の実施例による回転検出器を示す図である。
【図５】モータに適合する別の実施例による回転検出器を示す図である。
【図６】プリント回路板に適合する図５の回転検出器を示す図である。
【図７】更に別の実施例による回転検出器を示す図である。
【符号の説明】
１０ 回転検出器
１１ コイル
１２ 端子
１３ フライリード線
１５ 磁束リング
１６ ハーフシェル磁束リング
１７ 磁束リング
１８ 階段状部分
１９ スプリット
２０ モータ
２２ モータケーシング
２３ 永久磁石
２５、２６ 部分
２７ 鳩尾継ぎ
２８ 水平のフィンガ
２９ 切欠き
３０ プリント回路板
３１ 雄端子
３３ コネクタ
４１ 円形部分
４２ 直線部分

Claims (7)

1. 永久磁石ステータを収容するケーシングを有する直流モータとともに使用する回転検出器であって、プリント回路板（ＰＣＢ）取付け組立体の一部として使用する回転検出器において、
   磁束伝導手段（１５、１６、１７、２８）と、
   磁束伝導手段のまわりに巻かれた検出器コイル（１１）と、を備え、
   磁束伝導手段（１５、１６、１７、２８）がステータの磁極の間に低い抵抗の磁束戻り経路を与えることによって磁束を集中させて磁束の漏れを小さくするように構成され、それにより、モータの磁束の変化により検出器コイル（１１）に電気信号が発生されることを特徴とする回転検出器。
2. 磁束伝導手段（２８）は、モータのケーシング（２５、２６）の少なくとも一部である請求項１に記載の回転検出器。
3. 磁束伝導手段（１５、１６、１７）は、モータのケーシング（２２）と係合するように構成されている請求項１に記載の回転検出器。
4. 磁束伝導手段（１７）は、プリント回路板（３０）に嵌め込まれており、プリント回路板（３０）は、モータ（２０）の雌端子と噛み合うように構成された雄端子（３１）を有する請求項３に記載の回転検出器。
5. プリント回路板（３０）は、コイル（１１）からの信号を解釈してそれらの信号に応答してモータ（２０）を制御する回路（３２）を有する請求項４に記載の回転検出器。
6. 磁束伝導手段（１５、１６、１７）は、モータケーシングに嵌め込まれた磁束リングである請求項１に記載の回転検出器。
7. 磁束リング（１５、１６、１７）は、コイル巻線を受け入れる階段状部分（１８）を有する請求項６に記載の回転検出器。

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