JPH02164259A - 直流ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、回転子の位置を回転子とともに回転する検知
用磁石と磁気検知素子により検出して、固定子の各コイ
ルへの励磁電流の切換タイミングを設定する直流ブラシ
レスモータに関するものである。

【従来の技術】

従来より、回転子とともに回転する検知用磁石と、検知
用磁石の磁極の位置を検出する磁気検知素子とにより回
転子の位置を検出し、固定子の各コイルへの励磁電流の
通電タイミングを設定するようにした直流ブラシレスモ
ータが提供されている。 この種の直流ブラシレスモータは、第７図に示すように
、周方向において交互に異磁極の永久磁石１１を配列し
た回転子１を備え、固定子２は、回転子１の永久磁石１
１に対向してそれぞれコイル２１が巻装された複数の磁
極２２を備えている。 回転子１には、回転軸１２が固定され、回転軸１２には
、周面が回転子１と同じ極数に着磁された円板状の検知
用磁石３１が固着されている。この検知用磁石３１の周
面に対向して配置されたホール素子やホールＩＣのよう
な磁気検知素子３２によって検知用磁石３１の磁極３１
ａの位置を検出することにより、回転子１の回転位置を
間接的に検出することができるのである。したがって、
磁気検知素子３２により検出された回転子１の回転位置
に応じて固定子２のコイル２１への励磁電流の切換タイ
ミングを設定することによって、整流子や刷子を用いず
に回転子１を回転させることができるのである。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、直流モータにおいては、回転子１の磁極と固
定子２の磁極との回転方向における相対位置に対する固
定子２のコイル２１への通電タイミングを変えることに
より、騒音レベルが変化することが知られている。また
、騒音レベルが最小となる通電タイミングは回転速度に
応じて変化する。 上記従来構成においては、回転子１の磁極と固定子２の
磁極との相対位置を検出する手段としての検知用磁石３
１と磁気検知素子３２との相対位置が固定されていたも
のであるから、負荷の状態に応じて騒音レベルが最小に
なるように最適化することができないという問題があっ
た。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、回
転速度に応じてコイルへの励磁電流の切換タイミングを
変えることによって、負荷の状態に応じて騒音レベルが
最小となるように最適化した直流ブラシレスモータを提
供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明では、上記目的を達成するなめに、検知用磁石を
、回転軸の軸方向に移動自在となるように配置し、磁気
検知素子に対向する検知用磁石の各磁極を隣合う磁極の
境界線が回転軸の軸方向に対して一定角度で傾斜するよ
うに着磁しておき、回転に伴う遠心力を回転軸の軸方向
の変位に変換して検知用磁石を移動させる変位装置を設
けているのである。

【作用】

上記構成によれば、遠心力を回転軸の軸方向の変位に変
換する変位装置を設け、この変位装置により検知用磁石
を回転軸の軸方向に移動させ、しかも、検知用磁石にお
いて磁気検知素子に対向する周面の磁極を、隣合う磁極
の境界線が回転軸に対して一定角度で傾斜するように着
磁しているから、回転速度に応じて検知用磁石が回転軸
の軸方向に変位することによって、回転子の磁極と固定
子の磁極との周方向における相対位置に対して、磁気検
知素子が検知用磁石の磁極を検知する位置が変化するこ
とになり、その結果として、固定子のコイルへの励磁電
流の切換タイミングを回転速度に応じて変化させること
ができるのである。

【実施例】

第１図に示すように、回転子１は、下面開口した磁性体
よりなる有底円筒状の回転子本体１３と、回転子本体１
３の周壁内周面に固着された複数極の永久磁石１１と、
回転子本体１３の底面中央に固着された回転軸１２とを
備えている。永久磁石１１は、回転子１の回転方向にお
いて交互に異磁極が配列されており、１個の円筒状磁石
または複数個の弧状磁石により形成されている。回転軸
１２は、断面が非円形（たとえば、略り形）に形成され
ている。 固定子２は、磁性体の薄板を回転軸１２の軸方向に多数
枚積層した積層鉄芯２３を、電気絶縁性材料で形成され
た絶縁枠２４で覆い、積層鉄芯２３に複数極設けた各磁
極２２に対応してコイル２１を巻装して形成されている
。すなわち、固定子２は中央部に取付孔２３ａを有した
円環部２３ｂを有し、円環部２３ｂの外周面には６本の
磁極肢（図示せず）が放射状に突設されるとともに各磁
極肢の先端に互いに独立した磁極２２がそれぞれ形成さ
れた形状を有しており、各磁極肢にそれぞれコイル２１
が巻装されている。コイル２１は３巻線よりなり、各巻
線の端末は絶縁枠２４の下面より突出するビン２５に接
続されている。このようにして形成された固定子２は、
軸受基台３に載置され、軸受基台３の中央部に突設され
た軸受ｆｉ２６が固定子２の取付孔２３ａに挿通される
。この軸受筒２６には、回転子１が軸受基台３に対して
回転自在となるように回転軸１２が挿通される。 また、軸受基台３には固定子２の各磁極２３間を仕切る
仕切りブ２７が突設されている。 軸受基台３には、基板３３が一対のねじ３４と筒状のス
ペーサ３５とを用いて固定されている。 また、基板３３にはホール素子やホールＩＣのような磁
気検知素子３２が３個配置され、固定子２に突設された
ピン２５を基板３３の透孔３６に通して基板３３上の回
路部とコイル２１とが接続される。一方、軸受基台３の
下方に突出する回転軸１２の一部には、検知用磁石３１
および変位装置４が装着される。検知用磁石３１は、円
板状に形成され回転軸１２に対して軸方向に移動自在と
なるように装着されている。すなわち、回転軸１２は断
面形状が非円形であるから、回転方向においては回転軸
１２とともに回転し、軸方向においては回転軸１２に対
して移動自在となっているのである。検知用磁石３１の
周面は、回転方向において交互に異磁極となるように着
磁されており、回転方向において隣合う磁極３１ａの境
界線は回転軸１２に対して一定の角度で傾斜している。 したがって、検知用磁石３１が回転軸１２の軸方向に移
動することにより、回転子１の永久磁石１１の磁極に対
して検知用磁石３１の磁極３１ａを磁気検知素子３２が
検知する回転方向の相対位置が変化することになる。後
述するように、磁気検知素子３２の出力に基づいてコイ
ル２１への励磁電流の切換タイミングを設定するから、
回転軸１２の軸方向に検知用磁石３１が変位すると、コ
イル２１への励磁電流の切換タイミングもずれることに
なるのである。 ところで、変位装置４は、検知用磁石３１を回転速度に
応じて回転軸１２の軸方向に杉動させる装置であって、
コイル２１への励磁電流の切換タイミングを回転速度に
応じて変化させることにより、低騒音化を図るために設
けられている。すなわち、変位装置４は、回転軸１２に
固着された固定回転板４１と、固定回転板４１と検知用
磁石３１との間に介装された可動回転板４２と、固定回
転板４１および可動回転板４２の間に挟装された球状の
錘子４３と、検知用磁石３１を可動回転板４２に密接さ
せるように付勢する押えばね４４とで構成されており、
押えばね４４は回転軸１２に装着されるとともに軸受基
台３の下方で回転軸１２に圧入されたばね受はリング４
５に弾接している。ここに、検知用磁石３１は可動回転
板ｌ１２に接着されている。固定回転板４１は回転軸１
２に対して固着されているが、可動回転板４２は回転軸
１２とともに回転しかつ回転軸１２の軸方向に移動自在
となっている。また、固定回転板４１および可動回転板
４２の対向面には十字形に保持溝４５が形成されており
、この保持溝４５の底面は中心部はど深くなるように傾
斜している。固定回転板４１および可動回転板４２の周
部側では保持１ｉ４５の端部に段差４５ａが形成されて
おり、錘子４４が保持溝４５から脱落しないようになっ
ている。 以上の構成によれば、第２図に示すように、可動回転板
４２は押えばね４４のばね力によって固定回転板４１に
近付く向きに付勢されているから、保持溝４５の底面か
らの押圧力を受けて錘子４４は同定回転板４１および可
動回転板４２の中心に向かつて付勢されることになる。 すなわち、回転していないか回転速度が小さいときには
、錘子４４は固定回転板４１および可動回転板４２の中
心付近に位置しており、検知用磁石３１の周面の上端付
近が磁気検知素子３２に対向することになる。 一方、回転速度が大きくなると錘子４４に作用する遠心
力によって、第３図に示すように、錘子４４が外側に移
動し、可動回転板４２を上方に押し上げることになる。 すなわち、検知用磁石３１の周面の下端付近が磁気検知
素子３２に対向することになる。錘子４４に作用する遠
心力は回転速度に比例するから、検知用磁石３１の磁極
３１ａ間の境界線の回転軸１２に対する傾斜角度、押え
ばね４４のばね定数、保持溝４５の底面の傾斜角度など
を適宜設定することにより、磁気検知素子３２の出力が
得られる時点の回転子１の回転角度に対する相対位置を
所望のタイミングとすることができるのである。すなわ
ち、回転子１の回転速度に応じて、第４図に示すように
、磁気検知素子３２の固定子２の磁極２３に対する相対
位置を回転方向に角度θだけ変えたことに相当する。こ
こで、第５図に示すように、回転数が変化すると騒音レ
ベルが最小となる点が上記角度θに対してほぼ直”線的
に変化するから、上記構成によって、騒音レベルをほぼ
最小とするように最適化できるのである。 第６図は、磁気検知素子３２の出力に応じてコイル２１
への励磁電流を切り換える電流切換回路５の構成例であ
って、３個の磁気検知素子３２に対して、３個のコイル
２１が設けられている。各磁気検知素子３２の出力は、
演算増幅器よりなる波形整形回路５１に入力されており
、検知用磁石３１の一方の磁極が磁気検知素子３２で検
出されると、波形成形回路５１の出力レベルが“Ｈ”に
なり、トランジスタよりなるスイッチング素子５２をオ
ンにしてコイル２１に励磁電流を通電するように構成さ
れている。各磁気検知素子３２はそれぞれ各コイル２１
に対応するように接続されているのであって、検知用磁
石３１の磁極と磁気検知素子３２との配置関係を適宜設
定することにより、回転子１の回転を持続させることが
できるのである。

【発明の効果】

本発明は上述のように、検知用磁石を、回転軸の軸方向
に移動自在となるように配置し、磁気検知素子に対向す
る検知用磁石の各磁極を隣合う磁極の境界線が回転軸の
軸方向に対して一定角度で傾斜するように着磁しておき
、回転に伴う遠心力を回転軸の軸方向の変位に変換して
検知用磁石を移動させる変位装置を設けているものであ
り、遠心力を回転軸の軸方向の変位に変換する変位装置
を設け、この変位装置により検知用磁石を回転軸の軸方
向に移動させ、しかも、検知用磁石において磁気検知素
子に対向する周面の磁極を、隣合う磁極の境界線が回転
軸に対して一定角度で傾斜するように着磁しているから
、回転速度に応じて検知用磁石が回転軸の軸方向に変位
することによって、回転子の磁極と固定子の磁極との周
方向における相対位置に対して、磁気検知素子が検知用
磁石の磁極を検知する位置が変化することになり、その
結果として、固定子のコイルへの励磁電流の切換タイミ
ングを回転速度に応じて変化させることができるのであ
る。すなわち、回転子の回転速度に応じて騒音レベルが
最小となるように自動的に最適化できるという利点を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す分解斜視図、第２図およ
び第３図は同上の変位装置の動作説明図、第４図および
第５図は同上における騒音低減の効果を示す動作説明図
、第６図は同上に用いる電流切換回路の一例を示す回路
図、第７図は従来例を示す分解斜視図である。 １・・・回転子、２・・・固定子、４・・・変位装置、
５・・・電流切換回路、１１・・・永久磁石、１２・・
・回転軸、２１・・コイル、２２・・・磁極、３１・・
・検知用磁石、３１ａ・・・磁極、３２・・・磁気検知
素子。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第２区 第３図 第４図 第 図 處を檜九）粂手と国定＋の箱内Ｈ装置ｅ

〔０〕手続補正
書く自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）回転軸が固着され回転方向に異磁極を交互に配
   列した回転子と、回転子の磁極に対向する複数の磁極を
   備え各磁極を励磁するコイルが巻装された固定子と、回
   転方向において交互に異磁極となるように周面が着磁さ
   れ回転子とともに回転する検知用磁石と、検知用磁石の
   周面に対向して配設され検知用磁石の磁極を検出する磁
   気検知素子と、磁気検知素子の検知出力に基づき固定子
   の上記各コイルへの励磁電流の切換タイミングを設定す
   る電流切換回路とを具備した直流ブラシレスモータにお
   いて、検知用磁石は回転軸の軸方向に移動自在に配置さ
   れていて各磁極は隣合う磁極の境界線が回転軸の軸方向
   に対して一定角度で傾斜するように着磁され、回転に伴
   う遠心力を回転軸の軸方向の変位に変換して検知用磁石
   を移動させる変位装置が設けられて成ることを特徴とす
   る直流ブラシレスモータ。