JPH04364348A - ブラシレス直流モータ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位置検出用センサを設
け、ロータ位置を検出することによって回転駆動される
ブラシレス直流モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレス直流モータでは、ロータ位置
に応じて励磁コイルを通電するため、ロータ位置検出が
不可欠である。ロータ位置検出のために位置検出センサ
を設けたモータがある。ロータ位置検出のためのセンサ
は、一般に、ホール素子等の磁気抵抗素子が用いられる
。そして、ホール素子単体では出力が微弱なため、通常
ＩＣ化されて他の増幅回路と一体の磁気センサとして提
供される。その場合、磁気センサは、リード線がモール
ドの一面からのみ突設した縦形と、対向する二面から突
設した横形とがある。前者はモールドの本体部がリード
線を介して取付用基板から立設する構造となり、後者は
本体部を取付用基板に面接触させて固定される。

【０００３】このようなブラシレス直流モータにおける
磁気センサは、従来、図５〜図７に示すように取付けら
れてロータ位置を検出している。図５の構造では、磁気
センサ１の本体部１ａを、ロータ軸１１に取付けられた
ロータ磁石２と、コア３に巻回され駆動コイル４との間
隙５に位置させてある。図６の構造では、本体部１ａを
コア３に埋込んでいる。上記各取付け構造の場合、本体
部１ａはロータ磁石２から駆動コイル４に向かう放射方
向Ａの主磁束の漏れ成分（図５）或いは主磁束そのもの
（図６）を検出している。しかし、図５や図６の検出方
法では、縦形の磁気センサしか採用できず、本体部１ａ
がリード線６を介してエンドフレーム７に固定された基
板８に支持されることになるので、図５の場合、本体部
１ａの検出磁束に対するホール電流軸方向がずれやすく
、感度のばらつきが問題となる。また、振動に弱くロー
タ位置信号の振幅変調を来してしまうおそれがある。 図６の場合は、耐振性及び感度は向上するが、コア３の
加工が煩雑となる。

【０００４】図７では、ロータ磁石２とは別に位置検出
用の副磁石９をロータ磁石２の軸直交端面１０に接着等
の手段によって固着し、該副磁石９に対向させた本体部
１ａで上記副磁石９からの磁束を検出するようにしてい
る。このような構造を採るものでは、磁気センサ１とし
て横形のものを使用することができ、耐振性が向上する
とともに、感度が一定に揃ったモータを提供できるが、
部品点数が増加する欠点がある。

【０００５】そこで、副磁石を用いないでロータ磁石２
の軸直交端面１０からの直接の漏れ磁束を検出すること
が考えられる。図８は上記のような検出方法を採用した
場合の取付け構造を示す。磁気センサ１は、ロータ磁石
２の軸直交端面１０から漏れる方向Ｂの磁束（主磁束Ａ
と直交した漏れ磁束）を検出するように、本体部１ａを
軸直交端面１０に対向して基板８に取付けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ロ
ータ磁石の軸直交端面１０からの漏れ磁束を検出する方
法を採るブラシレス直流モータは以下の如き不具合があ
った。図９は四極ロータ磁石２の場合の軸直交端面形状
を示す。多極ロータ磁石２は円筒状の一体品とすると成
形過程で割れを生じるため、一般には、予め複数（ここ
では四）分割された円弧状片の素材に対して放射方向Ａ
に磁界を作る極異方性着磁を行う。そして着磁後のロー
タ磁石２を９０°間隔でロータ軸１１に周回状に配列す
る。磁気センサ１は、これらロータ磁石２の軸直交端面
１０に対向位置され、方向Ａと直交する方向Ｂ（図８参
照）の磁束を検出する。

【０００７】ところが、極異方性着磁によるロータ磁石
２における磁極分布は、断面すなわち軸直交端面１０か
ら見ると、内周側の極が、周方向対向端面１２となる近
くで外側に張出している。加えて、ロータ磁石２は、Ｎ
Ｓ方向を交互に違えて周回状に配列される。このため、
周方向対向端面１２間のギャップ１３付近に複雑な磁界
が形成されてしまう。故に、磁気センサ１は、上記ギャ
ップ１３付近の複雑な磁界を検出し、得られる検出信号
には、図１０に示すように、ロータ磁石２の中央部の磁
極分布に対応した正弦波成分Ｐ１の両側に、上記ギャッ
プ１３に対応したリンギング状の高域成分Ｐ２が現れ、
適正なロータ位置検出が行えなくなってしまう。

【０００８】本発明は、分割形式で周回状に配列された
ロータ磁石間のギャップに対応してロータ位置検出信号
に高域成分が生じないようにしたブラシレス直流モータ
の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、周回状に配列
されて界磁を形成する複数の円弧状片から成り、隣接片
同士の周方向対向端面間距離が内周側と外周側とで異な
るようにした面取りを有するロータ磁石群と、該ロータ
磁石群の界磁と結合するように設けられたコア及び駆動
コイルから成るステータと、前記ロータ磁石群及びステ
ータを内蔵するフレームと、前記ロータ磁石群の軸直交
端面に対向し、かつ、前記面取りにより前記周方向対向
端面間距離が広くなった側に寄るように前記フレームを
利用して取付けられた磁気センサとを具備する。

【００１０】ここに、ロータ磁石群は、ロータ軸外周に
周回状に配列されても良く、ロータ軸に支持した筒状ロ
ータの内側に配列されてもよい。ロータ軸外周に配列す
る場合は、外周側の周方向対向端面間距離が広くなるよ
うな面取りを形成し、筒状ロータの内側に配列する場合
は、内周側の周方向対向端面間距離が広くなるような面
取りを形成する。

【００１１】

【作用】このような構成によれば、周回状に配列された
隣接ロータ磁石間の周方向対向端面間距離が外径側程広
がるようにした面取りによって、ＮＳ方向が異なる隣接
ロータ磁石同士のギャップ付近に複雑な磁界が形成され
ないようにすることができる。しかも、磁気センサを、
ロータ磁石群の軸直交端面であって、かつ、上記面取り
により周方向対向端面間距離が広くなった側に寄りに位
置させることにより、ロータ磁石の周方向対向端面間距
離が狭い側の磁極の影響が少なく、高域成分を含まず安
定した検出信号を形成することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明をインナーロータ式ブラシレス
直流モータに適用した実施例によって詳細に説明する。 図１は本発明に係るブラシレス直流モータの一実施例を
示す全体構成図であり、図２は従来との比較に関して図
１の実施例との差異を明確にするための説明図、図３は
同実施例に用いるロータ磁石の端面形状を示す端面図、
図４は同実施例により検出されるロータ位置検出信号を
示す波形図である。

【００１３】図１において、ロータ軸１１は、フロント
フレーム１４と、エンドフレーム７によって回転自在に
支承されている。ロータ磁石２は、例えばセグメント形
式で四分割の円弧状に製作され、図３に示すように、ロ
ータ軸１１の外周に周回状に貼設されている。本ロータ
磁石２は、隣接片同士の周方向対向端面１２がテーパ状
に面取りされ、周方向対向端面同士の距離が外周側程広
がるようになっている。これによるロータ磁石２間のギ
ャップ１３は、内周から外周にかけて逆三角状に広がっ
た形状となる。

【００１４】しかして、磁気センサ１は、図２から明ら
かなように、ロータ磁石２の軸直交端面１０に対向し、
かつ、上記面取りにより周方向対向端面間距離が広くな
った外周寄りとなるように、基板８に取付けられている
。基板８はエンドフレーム７の取付溝７ａに位置決め固
定されている。また、コア３及び駆動コイル４から成る
ステータは、フロントフレーム１４とエンドフレーム７
に突設した筒状部によって固定されている。

【００１５】上記構成のブラシレス直流モータによれば
、周回状に配列されるロータ磁石２の内周側の極が外側
に張出す周方向対向端面部分を面取りによって削除して
いるため、これによるギャップ１３の付近に従来のよう
な複雑な磁界が形成されることがない。しかも、磁気セ
ンサ１は、図２に従来の位置（点線参照）と比較して示
すように、ロータ磁石２の軸直交端面１０であって、上
記面取りにより周方向対向端面間距離が広くなった外周
寄りに位置させてあるため、該磁気センサ１は、その外
周側の極のみによる磁束を検出することになる。これに
よるロータ位置検出信号は、図４に示すように、外周側
の各極による磁極を検出した正弦波成分Ｐ１のみとなり
、正確な位置検出情報となる。

【００１６】本実施例によれば、■磁気セント１として
横形を使用し、かつ、コア３やロータ磁石２と適当なク
リアランスを保つことができるため、耐振性が良くなる
。■位置検出用に専用の副磁石を用いないため、部品点
数を増加させず、かつ、磁気センサ１をロータ磁石２の
軸直交端面１０であって、面取りにより周方向対向端面
間距離が広くなった外周寄りに位置合わせするだけ（基
板８をエンドフレーム７に予め形成した取付溝７ａに固
定するだけ）でよく、極めて組み立て性が良好となる。 主磁束を検出する従来例では、基板を固定した上で磁気
センサとロータ磁石２との位置関係を調整しなければな
らなかった。

【００１７】なお、エンドフレーム７を磁性体（例えば
鉄鋳物）で形成することにより、磁気センサの出力を上
げることができる。なお、ロータ磁石群をロータ軸に支
持した筒状ロータの内側に配列する場合は、各ロータ磁
石群の内周側の周方向対向端面間距離が広くなるような
面取りを形成し、その広い側に磁気センサを位置させる
。

【００１８】また、面取り形状としては、実施例のよう
に斜め平坦に切削しても、Ｒによる面取りでもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、周
回状に配列されたロータ磁石間のギャップ付近の磁界が
複雑にならないように面取りを行ったので、ロータ位置
検出信号に不要な高域成分が現れず、正確な位置検出が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に係るブラシレス直流モータの一実
施例を示す全体構成図

【図２】　　従来との比較に関して図１の実施例との差
異を明確にするための説明図

【図３】　　図１に示す実施例に用いたロータ磁石の端
面形状を示す端面図

【図４】　　図１に示す実施例により検出されるロータ
位置検出信号を示す波形図

【図５】　　従来のブラシレス直流モータにおける磁気
センサの取付け構造を示す説明図

【図６】　　他の従来の磁気センサの取付け構造を示す
説明図

【図７】　　更に他の従来の磁気センサの取付け構造を
示す説明図

【図８】　　本発明に関係する検出方法を採る磁気セン
サの取付け構造を示す説明図

【図９】　　図８の検出方法に用いるロータ磁石の端面
形状を示す端面図

【図１０】　　図８の取付け構造により検出されるロー
タ位置検出信号を示す波形図

【符号の説明】

１─磁気センサ、２─ロータ磁石、４─駆動コイル、７
─エンドフレーム、８─基板、１０─軸直交端面、１１
─ロータ軸、１２′─周方向対向端面、Ａ─主磁束方向
、Ｂ─検出磁束方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　周回状に配列されて界磁を形成する複
   数の円弧状片から成り、隣接片同士の周方向対向端面間
   距離が内周側と外周側とで異なるようにした面取りを有
   するロータ磁石群と、該ロータ磁石群の界磁と結合する
   ように設けられたコア及び駆動コイルから成るステータ
   と、前記ロータ磁石群及びステータを内蔵するフレーム
   と、前記ロータ磁石群の軸直交端面に対向し、かつ、前
   記面取りにより前記周方向対向端面間距離が広くなった
   側に寄るように前記フレームを利用して取付けられた磁
   気センサとを、具備したことを特徴とするブラシレス直
   流モータ。