JP4618913B2 - アウターロータ型ブラシレスモータの構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アウターロータ型ブラシレスモータの構造に係り、特にロータの回転角度検出構造を有利に構成したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来のアウターロータ型ブラシレスモータの構造例を示す。この例では、モータ固定側であるステータ１の中央を貫通する出力軸２の一端にロータ３のボス４が結合され、このボス４のモータ内側へ延びる端部外周にセンサ用マグネット５を設け、これに近接して磁気センサ６を配置してある。符号７はステータの巻き線、８は永久磁石である。
【０００３】
【発明の解決すべき課題】
ところで、上記の磁気センサ６は予め永久磁石８に対応して設けられているセンサ用マグネット５が通過する際の磁気変化によりロータ３に設けた永久磁石８の磁極位置を検出するものである。しかしながらステータ１の巻き線７に電流を流すと周囲に磁界が発生するので、この近くにセンサ用マグネット５を配置すると巻き線７の磁界による磁気影響を受けるおそれがある。そこでかかる磁気影響のおそれが少ないセンサ構造が望まれている。またセンサ用マグネット５の位置がモータの回転中心に近いほど設置範囲が狭くなってセンサの検出精度を上げにくくなるので、検出精度を容易に上げることができる構造も望まれる。さらにはセンサ用マグネット５自体を省略してコストダウンを図ることも望まれる。そこで本願発明はこのような諸要請の実現を目的とする。
【０００４】
【上記課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願のアウターロータ型ブラシレスモータの構造に係る請求項1の発明は、モータ固定側をステータ（１１）とし、その外側にモータ回転側となるロータ（１３）を配置するとともに、ロータの回転角度を検出するための角度センサを設けた車両用のアウターロータ型ブラシレスモータの構造において、
前記ロータは前記ステータを収納するために一側を開放した容器状をなし、ロータの外周部に設けられて前記ステータを囲む周壁部（１８）内周面に永久磁石（１９）を取付け、この永久磁石に対応して周壁部の開放縁部を部分的に突出させて検出用突起（２０）とし、この検出用突起に近接して磁気センサ（２２）として構成された前記角度センサの検出部（２３）を配置するとともに、
前記ステータ（１１）は車両の車体側に固定され、前記ロータ（１３）はエンジンのクランク軸の回転と同期もしくは所定比に対応回転してフライホイール部（１７）をなし、
前記検出用突起（２０）は前記ロータ（１３）の周壁部（１８）から回転軸方向へ突出し、
しかも、この検出用突起（２０）は前記ステータ（１１）の巻き線（３０）の最外側よりも回転軸方向外方へ張り出し、
前記磁気センサ（２２）は前記ロータ（１３）の外周側に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項1において、前記検出用突起（２０）を前記永久磁石（１９）の数と異なる任意数としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、モータ固定側をステータ（１１）とし、その外側にモータ回転側となるロータ（１３）を配置するとともに、ロータの回転角度を検出するための角度センサを設けたアウターロータ型ブラシレスモータの構造において、
前記ロータ（１３）の外周面にセンサ用マグネット（５１）を設け、これに近接して磁気センサ（５２）として構成された前記角度センサの検出部（５３）を配置するとともに、
前記ロータ（１３）の周壁部（１８）のうち、肩部となる部分の外周面側に設けられた段部（５０）内へ前記センサ用マグネット（５１）を取付けてこのセンサ用マグネット（５１）の外表面を前記周壁部（１８）の外周面と略面一に設けたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ロータの周壁部を永久磁石に対応して部分的に突出させて検出用突起とし、この検出用突起に近接して磁気センサの検出部を配置したので、ロータに設けられた永久磁石の磁束が検出用突起を通るため、検出用突起が通過する度に磁気センサは磁気変化を検出してロータにおける永久磁石の位置を検知できる。
【０００９】
このとき、検出用突起はロータの外周部に位置し、ステータの巻き線から離れて位置するため、巻き線の作る磁界の影響が少なくなり、永久磁石位置の正確な検出が可能になる。また、磁気センサの検出位置がロータの外周部となるから、これをモータの中央側へ設けた場合よりも検出精度を容易に向上させることができる。さらに、永久磁石を利用するため専用のセンサ用マグネットを不用にでき、コストダウンが可能になる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、検出用突起を前記永久磁石の数と異なる任意数としたので、検出用突起をパルサーなどの回転角度センサとして利用でき、その検出結果を種々の制御用に利用することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、ロータの外周面にセンサ用マグネットを設けたので、ステータの巻き線による磁気影響を可及的に少なくでき、かつセンサ用マグネットをロータの外周部へ配置したことによる検出精度向上を享受できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて実施例を説明する。図１は車両用として構成された第１実施例に係るアウターロータ型ブラシレスモータの全断面図である。なお、以下の説明において、上下左右等の方向は説明と対応する図面中における図示状態を基準とする。このモータ１０は、モータ固定側であるステータ１１と、その中央を貫通する出力軸１２と、その一端に固定されたロータ１３を備える。ロータ１３はモータ回転側であり、その中央部に設けられたボス１４に出力軸１２の一端がテーパー結合され、さらにキー１５及び軸端のナット１６にて出力軸１２と一体回転可能に結合されている。
【００１４】
ロータ１３は、ボス１４及びこれと一体になってステータ１１の外側を覆うフライホイール部１７とを備え、ステータ１を収納可能な容器状をなし、その一側はステータ１１の挿入側として開放され、かつフライホイール部１７の外周部分はステータ１１の周囲を囲む周壁部１８をなす。この周壁部１８の内周面には周方向へ所定個数の永久磁石１９が配置されてステータ１１の外周部と対面している。
【００１５】
周壁部１８のうち永久磁石１９が設けられている部分は、ステータ１１の挿入側となる開放部に臨む縁部を回転軸方向へ突出させて検出用突起２０となっている。なお、周壁部１８の上記開放部に臨む縁部のうち検出用突起２０以外の部分は回転中心方向へ折り曲げられて永久磁石１９を保持するカシメ部２１になっている。
【００１６】
検出用突起２０の突出端部近傍には磁気センサ２２が設けられ、その検出部２３は検出用突起２０の外面、すなわちロータの回転半径方向外方側となる面に近接して配置され、本体部２４は検出部２３から略直角に曲がってロータの回転半径方向内方へ延びて、基部２５がボルト２６によりボス１４近くでステータ１１へ取付けられている。磁気センサ２２は磁気変化を検出して図示しない制御装置へ電気的な検出信号を出力するための公知の部品であり、本実施例においては、検出用突起２０を介して永久磁石１９の位置を検出することによりロータ３の回転角度を把握するための角度センサを構成している。
【００１７】
ステータ１１は永久磁石１９に対応して放射状に複数形成され、それぞれ支持部材２７へ固定され、支持部材２７は車体側の部材２８へ不動に取付けられている。各ステータ１１の周囲には巻き線３０が巻回され、磁気センサ２０の検出するロータの回転角度情報に基づいて図示しない制御装置によりコネクタ３１を介して最適タイミングで通電されるようになっている。
【００１８】
なお、検出用突起２０の先端は、巻き線３０の回転軸方向における最外側位置よりもさらに長く図の右方へ突出している。コネクタ３１は各ステータ１１の電流供給用と磁気センサ２０の信号線用とからなり、クリップ３２及びボルト３３でステータ１１へ取付けられている。
【００１９】
次に、本実施例の作用を説明する。巻き線３０へ電流を流すことにより、ロータ１３が回転し、これに伴って検出用突起２０が磁気センサ２２の検出部２３の近傍を通過すると、検出用突起２０には永久磁石１９の磁束が通っているため、磁気センサ２２は検出用突起２０が通過する際における磁気変化を検出して電気的な検出信号を出力する。
【００２０】
この信号により、検出用突起２０と対応関係にある永久磁石１９の位置が把握されるため、ロータ−１３の回転角度を検出できる。しかも、検出用突起２０はロータ１３の外周部である周壁部１８に設けられ、磁気センサ２２の検出部２３は検出用突起２０の外周部に位置し、ステータ１１の巻き線３０から離れて位置するため、巻き線３０の作る磁界の影響が少なくなり、正確な永久磁石１９の位置の検出が可能になる。しかも、検出用突起２０は巻き線３０の最外側よりも図の右側へ張り出しているからさらに磁気影響が少なくなる。
【００２１】
また、磁気センサ２２の検出位置がロータ１３の外周部となるから、磁気センサ２２を従来例のように中央側へ設けた場合よりも検出精度を容易に向上させることができる。さらに、検出用突起２０の磁化に永久磁石１９の磁束を利用するため、専用のセンサ用マグネットを不用にでき、コストダウンが可能になる。
【００２２】
なお、検出用突起２０の数を永久磁石１９の数と一致させずに任意数とすることもできる。例えば、検出用突起２０を一つにすれば、磁気センサ２２はロータ１３の１回転につき１回の磁気変化を検出して検出信号を発生する。したがってこれをパルサー信号として利用でき、モータ回転に基づく各種の制御信号として利用できる。
【００２３】
また、検出用突起２０の数を複数にすれば、その数が増加するだけ検出精度を高くできる。さらに、ロータ１３の回転と図示しないエンジンのクランク軸の回転とを同期もしくは所定比に対応させれば、エンジンの点火時期制御や燃料噴射制御にも利用できる。但しいずれの場合も、モータ自体の回転制御用として永久磁石１９に対応する位置に設けるセンサを別に配置することになる。
【００２４】
図２は参考例に係る図１と同様の図である。この参考例が第１実施例と異なる点は、磁気センサに代えて公知のフォトインタラプト構造を有する光学式の角度センサ４２を設けた点にある。この角度センサ４２の検出部４３は、発光部４７と受光部４８を備え、これら発光部４７と受光部４８が溝４９を挟んで対面し、発光部４７から受光部４８へ向けて検出光が常時発っせられている。
【００２５】
溝４９には検出用突起２０の先端部が入り込んで通過するようになっており、この通過時に検出光を遮ることにより、受光部４８で検出光を一時的に受光できなくなるため、角度センサ４２は検出用突起２０の通過を検知して電気信号を発生し、これにより検出用突起２０と対応する永久磁石１９の位置を検出し、ロータ１３の回転角度を検出できる。
【００２６】
なお、角度センサ４２における他の部分の構造は、本体部４４、基部４５とも前記磁気センサ２２と同様であり、基部４５はボルト４６によりステータ１１へ取付けられている。また、角度センサ４２以外のモータ構造も第１実施例と同様であるから、図中に共通符号を付して説明を省略する。
【００２７】
このように構成すると、角度センサ４２を光学式にでき、巻き線３０による磁気影響を全く排除できるとともに、検出用突起２０をロータ１３の外周部に設けることによる検出精度向上並びにセンサ用マグネットの省略という同様効果を享受できる。さらには前記したパルサーとしての利用も可能になる。
【００２８】
図３は第２実施例に係る図１と同様の図である。この実施例が第１実施例と異なる点は、同実施例における検出用突起を廃止するとともに、周壁部１８のうちフライホイール部１７の肩部となる部分の外周面側に段部５０を設け、この段部５０内へセンサ用マグネット５１を取付けてその外表面を周壁部１８の一般部外周面と略面一に設けたことにある。また、センサ用マグネット５１に対して、磁気センサ５２の検出部５３を対面させて配置するとともに、磁気センサ５２をロータ１３の外側に位置する車体側部材２８のフランジ部５４へネジ５５で固定したものである。
【００２９】
このようにすると、ロータ１３の回転によってセンサ用マグネット５１が通過する毎に磁気センサ５２でこれを検知してロータ１３の回転角度を検出できるとともに、磁気センサ５２をロータ１３の周壁部１８よりもさらに回転半径方向外方へ配置したので、ロータ１３により磁気センサ５２を巻き線３０から隔離できるから、磁気センサ５２に対する巻き線３０の磁気影響を可及的に減少させることができる。また、センサ用マグネット５１をロータ１３の外周部に設けることによる検出精度向上という効果を前各実施例同様に享受できる。
【００３０】
なお、本願発明は上記実施例に限定されず、同一の発明原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、本願発明に係るアウターロータ型ブラシレスモータとしての用途は車両用以外にも汎用機械用等広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る全断面図
【図２】参考例に係る図１と同様の図
【図３】第２実施例に係る図１と同様の図
【図４】従来例に係る図１と同様の図
【符号の説明】
１０：モータ、１１：ステータ、１２：出力軸、１３：ロータ、１８：周壁部、１９：永久磁石、２０：検出用突起、２２：磁気センサ、２３：検出部、３０：巻き線、４２：光学式角度センサ、４３：検出部、５１：センサ用マグネット、５２：磁気センサ、５３：検出部

Claims (3)

1. モータ固定側をステータ（１１）とし、その外側にモータ回転側となるロータ（１３）を配置するとともに、ロータの回転角度を検出するための角度センサを設けた車両用のアウターロータ型ブラシレスモータの構造において、
   前記ロータは前記ステータを収納するために一側を開放した容器状をなし、ロータの外周部に設けられて前記ステータを囲む周壁部（１８）内周面に永久磁石（１９）を取付け、この永久磁石に対応して周壁部の開放縁部を部分的に突出させて検出用突起（２０）とし、この検出用突起に近接して磁気センサ（２２）として構成された前記角度センサの検出部（２３）を配置するとともに、
   前記ステータ（１１）は車両の車体側に固定され、前記ロータ（１３）はエンジンのクランク軸の回転と同期もしくは所定比に対応回転してフライホイール部（１７）をなし、
   前記検出用突起（２０）は前記ロータ（１３）の周壁部（１８）から回転軸方向へ突出し、しかも、この検出用突起（２０）は前記ステータ（１１）の巻き線（３０）の最外側よりも回転軸方向外方へ張り出し、
   前記磁気センサ（２２）は前記ロータ（１３）の外周側に配置されていることを特徴とするアウターロータ型ブラシレスモータの構造。
2. 前記検出用突起（２０）を前記永久磁石（１９）の数と異なる任意数としたことを特徴とする請求項1に記載したアウターロータ型ブラシレスモータの構造。
3. モータ固定側をステータ（１１）とし、その外側にモータ回転側となるロータ（１３）を配置するとともに、ロータの回転角度を検出するための角度センサを設けたアウターロータ型ブラシレスモータの構造において、
   前記ロータ（１３）の外周面にセンサ用マグネット（５１）を設け、これに近接して磁気センサ（５２）として構成された前記角度センサの検出部（５３）を配置するとともに、
   前記ロータ（１３）の周壁部（１８）のうち、肩部となる部分の外周面側に設けられた段部（５０）内へ前記センサ用マグネット（５１）を取付けてこのセンサ用マグネット（５１）の外表面を前記周壁部（１８）の外周面と略面一に設けたことを特徴とするアウターロータ型ブラシレスモータの構造。

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