JPH0670526A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、位置センサの感度のばらつき
の影響を少なくして、励磁相の切替えを正確なタイミン
グで行うことができるブラシレスモータを提供すること
にある。 【構成】一対のロータヨーク18,19 間に永久磁石20を挟
んだロータ本体17に対し、そのスラスト方向に対向して
配置された磁気感応形の位置センサ25を備える。ロータ
ヨーク18,19 は、永久磁石20に重なるベース部21と、こ
のベース部21の周縁部21a に対し直角に連なって突出さ
れステータ３の突極8 〜13の先端面に近接して対向する
突極対向片22とからなる。突極対向片22の位置センサ25
に対向する突出先端面22d の両端部をこれらの間よりも
位置センサ25側に突出させるとともに、前記ベース部21
の位置センサ25に対向する対向片根元部21a の両端部を
これらの間よりも位置センサ25側に突出させたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はステータとロータとの間
のエアーギャップがラジアル方向に形成される内転型の
ブラシレスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】内転型ブラシレスモータの中には、その
ロータが、永久磁石を一対のロータヨークで挟んでなる
ロータ本体を備えるとともに、ロータヨークがステータ
の突極先端面と近接して対向する突極対向片を有して形
成されるものがあり、突極対向片と突極先端面との間に
はラジアル方向のエアーギャップが形成される。

【０００３】本発明者により最近開発された従来のこの
種モータの一例として、ロータの極数が２、ステータの
突極の数が６のＹ結線３相駆動方式の直流ブラシレスモ
ータが図５〜図７に示されている。

【０００４】図５および図７中符号１は円筒形をなすと
ともに、その軸方向両端に夫々端壁１ａを有したモータ
ケースであり、両端壁１ａの中央部に形成された軸受収
納部内には夫々玉軸受２が取付けられている。モータケ
ース１内にはステータ３が取付けられている。

【０００５】ステータ３は、ステータコア４と、駆動コ
イル５〜７とを備えている。積層鋼板からなるスタータ
コア４は、図７に示されるように外形が円形をなし、そ
の外周面をモータケース１の円筒部内周面に接して固定
されているとともに、その内周面に中心方向に向けて突
出する略Ｔ字形状の突極８〜１３を一体に有している。

【０００６】駆動コイル５〜７はＹ結線されていて、そ
のうちの駆動コイル５はステータコア４の径方向に対応
して位置された突極８，１１に取付けられている。駆動
コイル５をなすコイル素線は突極８，１１に対して互い
に逆向きに巻き付けられており、突極８とこれに取付け
られた駆動コイル５とによりＵ相が形成されるととも
に、突極１１とこれに取付けられた駆動コイル５とによ
り前記Ｕ相の逆相をなすＵバー相が形成されている。

【０００７】同様に、駆動コイル６はステータコア４の
径方向に対応して位置された突極９，１２に取付けられ
ている。駆動コイル６をなすコイル素線は突極９，１２
に対して互いに逆向きに巻き付けられており、突極９と
これに取付けられた駆動コイル６とによりＶ相が形成さ
れるとともに、突極１２とこれに取付けられ駆動コイル
６とにより前記Ｖ相の逆相をなすＶバー相が形成されて
いる。駆動コイル７はステータコア４の径方向に対応し
て位置された突極１０，１３に取付けられている。駆動
コイル７をなすコイル素線は突極１０，１３に対して互
いに逆向きに巻き付けられており、突極９とこれに取付
けられた駆動コイル７とによりＷ相が形成されるととも
に、突極１３とこれに取付けられた駆動コイル７とによ
り前記Ｗ相の逆相をなすＷバー相が形成されている。な
お、図５中符号１４は各突極８〜１３と駆動コイル５〜
７とこれらが取付けられる各突極８〜１３との間に設け
られたスロット絶縁を示している。

【０００８】ステータ３の内側にはロータ１５が配設さ
れている。ロータ１５はロータ軸１６上にロータ本体１
７を取付けて形成されている。ロータ軸１６は前記玉軸
受２間にわたりこれらに回転自在に支持されていて、そ
の一端部には図示しない負荷が接続されるようになって
いる。

【０００９】ロータ本体１７は、鉄系焼結金属製の一対
のロータヨーク１８，１９間に永久磁石２０を挾んで形
成されている。なお、ロータ本体１７はステータ３の厚
みに応じて少なくとも一つ設けられ、ロータ軸１６に複
数取付ける場合には互いに重なり合うロータヨーク１８
が同じ極性を現すようにして各ロータ本体１７がロータ
軸１６に取付けられる。

【００１０】ロータ本体１７の永久磁石２０は、ロータ
軸１６に圧入される中心孔を有した円板形をなしてい
る。永久磁石２０はその厚み方向に着磁されており、例
えば図５において右面側がＳ極を現すとともに、左面側
がＮ極を現すようになっている。この永久磁石２０を両
側から挾んだ一対のロータヨーク１８，１９は、図５〜
図７に示されるように永久磁石２０を覆い隠す大きさの
略円板状をなしロータ軸１６と一緒に回転されるベース
部２１と、このベース部２１に対し直角に連なってベー
ス部２１の周縁の一部をなす対向片根元部２１ａから一
体に突出された円弧状の突極対向片２２とで形成されて
いる。突極対向片２２は永久磁石２０から離れて、この
磁石２０の径方向外側に位置されている。

【００１１】ロータヨーク１８，１９は同一構成であっ
て、互いに点対称となるように配置されていて、ベース
部２１の突極対向片２２が突出された面は永久磁石２０
に重ねられている。そして、図６（Ａ）（Ｂ）に示され
るように突極対向片２２の各部の突出高さは同じであ
り、したがって、突出対向片２２の突出先端面２２ａは
平坦面で形成されている。図６中２１ｂはロータ軸１６
に圧入される中心孔である。

【００１２】なお、図６（Ａ）（Ｂ）に例示のロータヨ
ーク１８，１９は、突極対向片２２が一つの場合であ
り、したがって、ロータヨーク１８，１９は夫々断面Ｌ
字状をなしているが、突極対向片２２がベース部２１の
周縁部に複数設けられるロータヨーク１８，１９もあ
る。突極対向片２２の外周面２２ｂはステータ３の突極
８〜１３の先端面に近接して対向されており、これら突
極対向片２２の外周面２２ｂと突極８〜１３との間に
は、このモータのラジアル方向のエアーギャップｇ（図
５参照）が形成される。

【００１３】図５に示されるように前記モータケース１
内にはブラケット２３を介してリング状のプリント配線
基板２４が取付けられている。この基板２４はロータ本
体１７の一端面に対向して設けられている。プリント配
線基板２４にはこのブラシレスモータの運転を制御する
ための各種の回路部品（図示しない）が実装されている
とともに、位置センサ２５がセンサホルダ２６を介して
取付けられている。

【００１４】位置センサ２５はロータ本体１７に対しそ
のスラスト方向から対向してプリント配線基板２４上に
配置されており、このセンサ２５にはホールＩＣ等の磁
気感応形のものが採用されている。位置センサ２５は、
前記ギャップｇを通る主磁束ではなく、突極対向片２２
の突出先端面２２ａから出てギャップｇを通ることなく
突極８〜１３に向かう漏れ磁束によって、ロータ１５の
回転位置を検出するものである。

【００１５】すなわち、ロータ１５が回転された場合
に、位置センサ２５とこれから遠い方に位置された一方
のロータヨーク１８とは、このヨーク１８の突極対向片
２２が位置センサ２５に対向している期間は互いに近付
き、それ以外の期間では遠ざかる。同様に、位置センサ
２５とこれに近い方に位置された他方のロータヨーク１
９とは、このヨーク１９の突極対向片２２が連なった対
向片根元部２１ａ［図５および図６（Ｂ）参照］が位置
センサ２５に対向している期間は互いに近付き、それ以
外の期間では遠ざかる。

【００１６】そのため、位置センサ２５は、これに対し
て夫々のロータヨーク１８，１９が近付いて前記漏れ磁
束の影響を多く受けた時にＨ（ハイ）電位の位置検出信
号を出力するとともに、ロータヨーク１８，１９が遠ざ
かって漏れ磁束の影響が少なくなった時にＬ（ロー）電
位の位置検出信号を出力する。このようにして位置セン
サ２５は、ロータ１５の回転位置の検出、つまり、ロー
タ１５におけるロータヨーク１８，１９の極性検出をす
るものである。

【００１７】そして、この検出に基づいてプリント配線
基板２４上の制御回路が駆動コイル５〜７に対する通電
制御をするから、励磁相の切替えがなされる。それによ
って、突極８〜１３とロータ１５の突極対向片２２との
間に形成される磁気作用により、ロータ１５を回転駆動
させることができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前記のように動作され
る位置センサ２５に対する漏れ磁束の変化と、位置セン
サ２５から出力される位置検出信号との関係は図８に示
されている。そして、既述のように突極対向片２２の突
出先端面２２ａおよびこの対向片２２が連続したベース
部２１の対向片根元部２１ａは平坦であって、これら平
坦面から位置センサ２５までの距離に変化がないので、
位置センサ２５に対する漏れ磁束の変化が小さい。この
漏れ磁束の変化率は図８中曲線Ｄで示される。

【００１９】ところで、ホールＩＣ等からなる磁気感応
形の位置センサ２５は、それ自体に感度のばらつきがあ
るとともに、温度変化によっても感度がばらつくことは
知られている。この感度のばらつきの範囲が例えば図８
中Ｅで示される大きさであるとすれば、その影響によ
り、従来は既述のように曲線Ｄで示される漏れ磁束の変
化が小さいことに起因して、位置センサ２５によって検
出されるロータ１５のＮ極とＳ極との切替わり位置が、
図８中Ｆの範囲で示されるように大きくばらつく。その
ために、励磁相の切替えを正確なタイミングで行うこと
が難しいという問題がある。

【００２０】本発明の目的は、位置センサの感度のばら
つきの影響を少なくして、励磁相の切替えを正確なタイ
ミングで行うことができるブラシレスモータを提供する
ことにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、内周面に複数
の突極が設けられたステータと、このステータの内側に
配設されるロータとを備え、このロータが一対のロータ
ヨーク間に永久磁石を挟んでなるロータ本体をロータ軸
上に取付けて形成されるとともに、前記各ロータヨーク
が、前記永久磁石に重なるベース部と、このベース部の
周縁部に対し直角に連なって突出され前記突極の先端面
に近接して対向する突極対向片とから形成され、かつ、
前記ロータ本体に対しそのスラスト方向に対向して配置
された磁気感応形の位置センサにより前記ロータの回転
位置を検出するブラシレスモータに適用される。そし
て、前記目的を達成するために、前記突極対向片の前記
位置センサに対向する突出先端面の両端部をこれらの間
よりも前記位置センサ側に突出させるとともに、前記ベ
ース部の前記位置センサに対向する対向片根元部の両端
部をこれらの間よりも前記位置センサ側に突出させたも
のである。

【００２２】

【作用】前記構成において、ロータの回転により位置セ
ンサに対向する一方のロータヨークの突極対向片は、位
置センサに近付けられた際に、その突出先端面の両端部
が最も位置センサに近付くとともに、この両端部間の部
分は位置センサに対し前記両端部よりも遠ざかる。同様
に、ロータの回転により位置センサに対向する他方のロ
ータヨークの対向片根元部は、位置センサに近付けられ
た際に、その両端部が最も位置センサに近付くととも
に、この両端部間の部分は位置センサに対し前記両端部
よりも遠ざかる。

【００２３】このような位置センサに対する距離差によ
り、前記突極対向片の両端部および前記対向片根元部の
両端部から出る漏れ磁束を多く位置センサに及ぼし、そ
れ以外の部分（前記両端部間の部分）から出る漏れ磁束
が位置センサに及ぼす量を少なくできる。したがって、
位置センサに対する漏れ磁束の変化が大きくなり、それ
に応じて位置センサの感度のばらつきの影響を少なくで
きる。

【００２４】

【実施例】以下、図１〜図４を参照して本発明の一実施
例を説明する。なお、この実施例の説明にあたり、図５
〜図８を用いて説明した従来例と同様な構成については
図１〜図３中に前記従来例に記載された対応する構成と
同じ符号を付して、その説明を省略し、前記従来例とは
異なる構成についてのみ以下説明する。この実施例が従
来例と異なる点は、ロータマグネット２０を挟んだ一対
のロータヨーク１８，１９の構成にある。

【００２５】すなわち、図２（Ａ）（Ｂ）に示されるよ
うにロータヨーク１８，１９の突極対向片２２における
突出先端面２２ａの両端部には夫々突起３１，３２が一
体に突設されている。したがって、これら突起３１，３
２により、ロータ１５の回転に伴い位置センサ２５に対
向する突極対向片２２の突出先端面２２ａの両端部は、
これらの間よりも位置センサ２５側に突出されている。
さらに、ロータヨーク１８，１９のベース部２１の突極
対向片２２が連続した対向片根元部２１ａには、突起３
１，３２と対応する位置に夫々突起３３，３４（図３参
照）が一体に突設されている。したがって、これら突起
３３，３４により、ロータ１５の回転に伴い位置センサ
２５に対向する突極対向片２２の対向片根元部２１ａの
両端部は、これらの間よりも位置センサ２５側に突出さ
れている。そして、この点以外の部分は前記従来例と同
様な構成である。

【００２６】前記構成のロータヨーク１８，１９を備え
たことによって、ロータ１５の回転により位置センサ２
５に対向する一方のロータヨーク１８の突極対向片２２
は、次の関係をもって位置センサ２５に対向される。つ
まり、突極対向片２２が位置センサ２５に対向した際
に、その突出先端面２２ａの両端部の突起３１，３２
は、位置センサ２５との間にスラスト方向の距離Ｌ（図
１参照）をおいて位置センサ２５に最も近付くととも
に、これら突起３１，３２間の先端面部分は、位置セン
サ２５との間に前記距離Ｌよりも大きいスラスト方向の
距離Ｍ（図１参照）を置いて位置センサ２５から遠ざか
る。

【００２７】同様に、ロータ１５の回転により位置セン
サ２５に対向する他方のロータヨーク１９の対向片根元
部２１ａも、次の関係をもって位置センサ２５に対向さ
れる。つまり、対向片根元部２１ａが位置センサ２５に
対向した際に、その両端部の突起３３，３４は、位置セ
ンサ２５との間にスラスト方向の距離Ｌ（図１参照）を
おいて位置センサ２５に最も近付くとともに、これら突
起３３，３４間の対向片根元部分は、位置センサ２５と
の間に前記距離Ｌよりも大きいスラスト方向の距離Ｍ
（図１参照）を置いて位置センサ２５から遠ざかる。

【００２８】このように平坦面ではない突出先端面２２
ａの各部の位置センサ２５に対する距離差、および平坦
面ではない対向片根元部２１ａの各部の位置センサ２５
に対する距離差により、突極対向片２２の両端部および
対向片根元部２１ａの両端部から出る漏れ磁束を多く位
置センサ２５に及ぼし、それ以外の部分（両端部間の部
分）から出る漏れ磁束が位置センサ２５に及ぼす量を少
なくできる。

【００２９】それにより、図４の曲線Ｋに示されるよう
にロータ１５のＮ極とＳ極との切替わりの際に位置セン
サ２５に作用する漏れ磁束の変化（図４中区間Ｐ参照）
を大きくできる。そのため、位置センサ２５自体に感度
のばらつきや温度変化による感度がばらつき範囲が、従
来と同じく図４中Ｅで示される大きさであっても、その
影響が小さくなって、位置センサ２５によって検出され
るロータ１５のＮ極とＳ極との切替わり位置のばらつき
を、図４中Ｑの範囲で示されるように小さくできる。

【００３０】したがって、位置センサ２５自体の感度の
ばらつきを補正するためのセンサ取付け位置の調整を必
要とせず、組立て工数を少なくできるとともに、温度変
化に対する位置センサ２５の感度のばらつきが生じて
も、このブラシレスモータは、そのステータ３の励磁相
の切替えを正確なタイミングで行うことできる。

【００３１】なお、突極対向片２２の突起３１，３２の
内の一方の突起と、対向片根元部２１ａの突起３３，３
４の内の一方の突起が、例えばＮ極からＳ極の切替えの
検出に使用されるとした場合には、他方の夫々の突起は
Ｓ極からＮ極への切替えの検出に使用されるものであ
る。

【００３２】また、各ロータヨーク１８，１９の一面側
に設けた一対の突起３１，３２と他面側に設けた突起３
３，３４とは、互いに対応した位置関係に設けられてい
るので、これらロータヨーク１８，１９が同一構造とな
り共通の成形型で成形できるとともに、突起３１〜３４
がロータ１５の回転のアンバランスの原因となることを
防止できる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明のブラシレス
モータによれば、位置センサに対向する一方のロータヨ
ークの突極対向片各部からの位置センサに対する距離
差、および位置センサに対向する他方のロータヨークの
対向片根元部の各部からの位置センサに対する距離差に
より、これら突極対向片および対向片根元部が位置セン
サに与える漏れ磁束の変化率を大きくして位置センサの
感度のばらつきの影響を少なくできるので、ステータの
励磁相の切替えを正確なタイミングで行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るブラシレスモータの構
成を示す概略的な縦断側面図。

【図２】（Ａ）は同一実施例に係るロータヨークの構成
を示す平面図。（Ｂ）は同一実施例に係るロータヨーク
の構成を図２（Ａ）中Ｚ−Ｚ線に沿って示す断面図。

【図３】同一実施例に係るブラシレスモータの構成を図
１中Ｙ−Ｙ線に沿ってを示す概略的な断面図。

【図４】同一実施例に係るブラシレスモータの位置セン
サに作用する漏れ磁束の変化と、位置センサから出力さ
れる位置検出信号との関係を示す図。

【図５】従来例に係るブラシレスモータの構成を示す概
略的な縦断側面図。

【図６】（Ａ）は同従来例に係るロータヨークの構成を
示す平面図。（Ｂ）は同従来例に係るロータヨークの構
成を図６（Ａ）中Ｘ−Ｘ線に沿って示す断面図。

【図７】同従来例に係るブラシレスモータの構成を図５
中Ｗ−Ｗ線に沿ってを示す概略的な断面図。

【図８】同従来例に係るブラシレスモータの位置センサ
に作用する漏れ磁束の変化と、位置センサから出力され
る位置検出信号との関係を示す図。

【符号の説明】

３…ステータ、８〜１３…突極、１５…ロータ、１６…
ロータ軸、１７…ロータ本体、１８，１９…ロータヨー
ク、２０…永久磁石、２１…ベース部、２１ａ…対向片
根元部、２２…突極対向片、２２ａ…突出先端面、２５
…位置センサ、３１〜３４…突起。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に複数の突極が設けられたステー
   タと、このステータの内側に配設されるロータとを備
   え、このロータが一対のロータヨーク間に永久磁石を挟
   んでなるロータ本体をロータ軸上に取付けて形成される
   とともに、前記各ロータヨークが、前記永久磁石に重な
   るベース部と、このベース部の周縁部に対し直角に連な
   って突出され前記突極の先端面に近接して対向する突極
   対向片とから形成され、かつ、前記ロータ本体に対しそ
   のスラスト方向に対向して配置された磁気感応形の位置
   センサにより前記ロータの回転位置を検出するブラシレ
   スモータにおいて、前記突極対向片の前記位置センサに
   対向する突出先端面の両端部をこれらの間よりも前記位
   置センサ側に突出させるとともに、前記ベース部の前記
   位置センサに対向する対向片根元部の両端部をこれらの
   間よりも前記位置センサ側に突出させたことを特徴とす
   るブラシレスモータ。