JPH09163687A - 回転検出機構付直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な等方性マグネットを使用することがで
き、コスト低減を図る。 【解決手段】 多極着磁できる等方性マグネットでロー
タマグネット２１を構成する。このロータマグネット２
１を挟んで一対のヨーク２２を対向させ、その一端部間
に磁気センサ素子２３を介在させ、これらによって回転
検出機構２０を構成する。また、ヨーク２２を電源２４
に接続するとともに、ブラシ１４にピッグテール２５を
介して接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のパワーウ
インド用モータなどに用いられる回転検出機構付直流モ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のパワーウインド用モータなどに
用いられるこの種の回転検出機構付直流モータは、回転
検出機構によってモータの回転数を検出しており、窓ガ
ラスによる挟み込み等によって規定の回転数を検出しな
い場合、異常と判断して回転を停止させるかまたは逆転
させるようにしている。

【０００３】回転検出機構としては、ロータマグネット
をモータ軸に設け、ホール素子やホールＩＣ等の磁気セ
ンサ素子を直接ロータマグネットの周面に近接させて対
向配置し、磁極間の空間磁場内の磁束密度を検出し、そ
の出力信号からモータの回転数を検出するようにしたも
のが最も一般的である。ロータマグネットとしては、高
エネルギーの空間磁場を発生させ検出精度を高めるため
に２極着磁した異方性マグネットを用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の回転検出機構付直流モータにおいては、磁気セ
ンサ素子をロータマグネットに対して直接対向させて空
間磁場の磁束密度を検出しているため、磁界を効率よく
検出するために強磁場を発生させる必要があり、そのた
め高価な異方性マグネットを用いる必要があった。ま
た、１回転当たりの分解能を高めるためには、磁気セン
サ素子を複数個設ける必要があった。このようなことか
ら製造コストが高くなり、コスト低減の大きさ障害とな
っていた。

【０００５】本発明は上記した従来の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、安価
な等方性マグネットを使用することができ、コスト低減
を可能にした回転検出機構付直流モータを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、ロータマグネットをモータ軸に設け、磁性材
からなる一対のヨークを前記ロータマグネットの両側に
配置し、これらヨークの一端部間に磁気センサ素子を設
けたことを特徴とする。また、本発明は、ヨークを導電
体で形成し電源とブラシに電気的に接続することによ
り、ブラシへの給電用ターミナルとしたことを特徴とす
る。また、本発明は、ロータマグネットを、等方性多極
マグネットで構成したことを特徴とする。さらに、本発
明は、一端がブラシに接続されたピッグテールの他端を
ヨークに正特性サーミスタを介して接続したことを特徴
とする。

【０００７】本発明において、一対のヨークはロータマ
グネットとともに磁気的閉回路を形成し、磁極間の空間
磁場エネルギの殆どを磁気センサ素子に導く。したがっ
て、異方性マグネットの代わりに等方性マグネットを使
用することができる。また、ヨークはブラシへの給電タ
ーミナルを兼用する。

【０００８】正特性サーミスタ（以下、ポリマーＰＴＣ
という）は、通常絶縁体として利用されているポリオレ
フィン、フッ素樹脂などのポリマーにカーボンなどを配
合し混ぜ合わせて形成されることにより、過電流・過熱
の保護素子として使用されるもので、過電流が流れると
ジュール熱によって温度が上がるために抵抗が増大する
特性を有し、電流を遮断する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る回
転検出機構付直流モータの一実施の形態を示す断面図、
図２は回転検出機構の構成図、図３はロータマグネット
とヨークの平面図である。これらの図において、回転検
出機構付直流モータ１は、開口部を互いに密接させ複数
個の止めねじ６によって一体的に結合された２つのケー
ス２，３を備え、その一方のケース２内に回転子４と固
定子５を配設している。

【００１０】前記回転子４は、一般に回転子コア４Ａに
複数個の突部４ａとスロット４ｂを周方向に交互に形成
し、スロット４ｂ内に励磁コイル７を巻回したスロット
巻線形の回転子によって構成され、モータ軸８に取り付
けられている。固定子５は、ケース２の内周面に回転子
４の回転方向に一定の間隔をおいて固着された複数個の
マグネット５ａによって構成され、回転子４との間に所
定の磁気ギャップを形成している。

【００１１】前記モータ軸８は、その一端部が一方のケ
ース２内に設けられた軸受１０によって軸支され、他端
部が他方のケース３内に挿入されて同じく軸受１１によ
り軸支されている。また、このモータ軸８には、コンミ
テータ１２と後述する回転検出機構２０を構成するロー
タマグネット２１が固定されている。コンミテータ１３
の外周面には一対のブラシ１４が接触している。ブラシ
１４は、前記ケース２の開口部にモータ軸８と直交する
ように取り付けられたブラシホルダー１５に進退自在に
収容され、かつ圧縮コイルばね１６によってコンミテー
タ１２の外周面に圧接されている。ブラシホルダー１５
は、プレート１７に固定されている。なお、他方のケー
ス３の内部には、前記モータ軸８に設けられた図示しな
いウォームに噛合するウォームホイール１８が配設さ
れ、このウォームホイール１８をカバー１９によって覆
っている。

【００１２】前記回転検出機構２０は、前記モータ軸８
の外周に設けられた前記ロータマグネット２１と、ロー
タマグネット２１を挟んで平行に対向する一対のヨーク
２２と、これら一対のヨーク２２の一端部間に介在され
たホール素子、ホールＩＣ等の磁気センサ素子２３を備
えている。ロータマグネット２１は、図３に示すように
外周に３対６極の磁極（Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｓ1 ，Ｓ2
，Ｓ3 ）が周方向に等間隔をおいて交互に着磁された
等方性多極マグネットで構成されている。磁極の数ｎと
しては、２，６，１０，１４，１８等で、ｎ／２が奇数
になる極数であればよい。ただし、ｎ／２が偶数になる
場合であってもよく、その場合は一方のヨークがＮ極
に、他方のヨークが当該Ｎ極と略反対側のＳ極に対して
対向するように他方のヨークの磁極側端部を折り曲げれ
ばよい。

【００１３】このような、一対のヨーク２２は、鉄等の
磁性材によって適宜な板厚を有する板状体に形成され、
前記ロータマグネット２１とともに磁気的閉回路を形成
している。また、ヨーク２２は、表面が銅、アルミニウ
ム等の導電材料によって被覆されることにより導電体を
形成している。また、一対のヨーク２２の一端部の間隔
は、磁気を磁気センサ素子２３に集中させるために狭く
設定されている。さらに、ロータマグネット２１とヨー
ク２２の間隔も狭く設定される。そして、これら一対の
ヨーク２２は、電源としての自動車のバッテリ２４にス
イッチＳＷ1 ，ＳＷ2 を介して接続され、またピッグテ
ール２５によって前記各ブラシ１４にそれぞれ接続され
ることにより給電ターミナルを兼用している。

【００１４】磁気センサ素子２３は、各ヨーク２２と電
気的に絶縁されており、３つの端子、すなわち入力端子
２６、グランド端子２７および出力端子２８を備えてい
る。入力端子２６は、ダイオード２９，３０および前記
スイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 を介して前記バッテリ２４の＋
側端子もしくは−端子に接続される。グランド端子２７
は接地され、出力端子２８は図示しない検出器に接続さ
れている。

【００１５】このような構造からなる回転検出機構付直
流モータ１において、スイッチＳＷ1 、スイッチＳＷ2
をバッテリ２４の＋側端子と−側端子にそれぞれ接続す
ると、バッテリ２４とブラシ１４が一対のヨーク２２お
よびピッグテール２５を介して電気的に接続されるた
め、バッテリ２４からの電流がヨーク２２−ピッグテー
ル２５−ブラシ１４−コンミテータ１２を経て励磁コイ
ル７に供給される。この通電によって励磁コイル７が励
磁すると、磁界の作用により回転子４がモータ軸８と一
体に回転し、この時の回転数を回転検出機構２０によっ
て検出する。すなわち、ロータマグネット２１によって
発生した磁界は、磁気回路を形成するヨーク２２を通っ
て磁気センサ素子２３に導かれ、その出力端子２８から
出力される信号を検出することにより、モータ１の回転
数が検出される。

【００１６】このように本発明においては、一対のヨー
ク２２を介して磁極間の磁気を磁気センサ素子２３に導
くようにしているので、ロータマグネット２１に対して
磁気センサ素子を直接近接させて配置した従来の回転検
出機構に比べて磁極間の空間磁場内の磁気を磁気センサ
素子２３に効率よく導くことができる。したがって、従
来のように高価な異方性マグネットを用いて高エネルギ
の空間磁場を発生させる必要がなく、安価な等方性マグ
ネットを使用することができる。また、効率よく磁気を
導くことができれば、磁気センサ素子２３の数を増やす
必要がなく、１回転当たりの分解能を高めることがで
き、検出精度を向上させることができる。

【００１７】図４は本発明の他の実施の形態を示すヨー
クの平面図である。この実施の形態においては、一方の
ピッグテール２５を一方のヨーク２２に過電流・過熱の
保護素子として使用されるポリマーＰＴＣ（Polymer Te
mperatureCoefficient ）３０を介して接続している。

【００１８】ポリマーＰＴＣ３０は、絶縁体として利用
されているポリオレフィン、フッ素樹脂などのポリマー
にカーボンなどを配合し混ぜ合わせて形成されるもの
で、過電流が流れると内部で発生する過大なジュール熱
によって素子自体の温度が上がる特性を有する。また、
周囲温度が上昇しても同様である。その結果、抵抗が増
大して回路電流を遮断し、温度が低下すると抵抗も下が
り、再び通電させる。

【００１９】このようなポリマーＰＴＣ３０を設けてお
くと、過電流によるモータの焼損を防止することができ
る。なお、ポリマーＰＴＣ３０としては、一方のヨーク
２２だけに限らず、両方のヨークに設けてもよい。

【００２０】図５は本発明のさらに他の実施の形態を示
すヨークの平面図である。この実施の形態においては、
一対のヨーク２２のロータマグネット２１と対向する面
に半径形の凹部３１をそれぞれ設け、ロータマグネット
２１の周囲を一定の隙間をおいて取り囲むとともに、一
方のヨーク２２にポリマーＰＴＣ３０を埋設している。

【００２１】このような構造においては、ロータマグネ
ット２１の略全周を一対のヨーク２２によって取り囲ん
でいるので、磁極間の空間磁場内の磁気を磁気センサ素
子２３により一層効率よく導くことができる。

【００２２】なお、上記した実施の形態においては、い
ずれも一対のヨーク２２をロータマグネット２１の軸と
直交する方向に配置した例を示したが、これに限らず平
行な方向に配置しても同様に回転検出を行うことができ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る回転検
出機構付直流モータは、ロータマグネットをモータ軸に
設け、磁性体からなる一対のヨークを前記ロータマグネ
ットの両側に配置し、これらヨークの一端部間に磁気セ
ンサ素子を設けたので、ヨークとロータマグネットが磁
気的閉回路を形成し、磁極間の空間磁場エネルギを効率
良く磁気センサ素子に導くことができる。したがって、
ロータマグネットとして異方性マグネットの代わりに安
価な等方性マグネットを使用することができる。また、
効率よく磁界を導くことができれば、磁気センサ素子の
数を増やす必要がなく、１回転当たりの分解能を高める
ことができ、検出精度を向上させることができる。

【００２４】また、本発明は、ブラシに一端が接続され
るピッグテールの他端を少なくとも一方のヨークに正特
性サーミスタを介して接続したので、過電流によるモー
タの焼損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る回転検出機構付直流モータの一
実施の形態を示す断面図である。

【図２】 回転検出機構の構成図である。

【図３】 ロータマグネットとヨークの平面図である。

【図４】 本発明の他の実施の形態を示すヨークの平面
図である。

【図５】 本発明のさらに他の実施の形態を示すヨーク
の平面図である。

【符号の説明】

１…直流モータ、４…回転子、５…固定子、５ａ…マグ
ネット、６…ステータ、８…モータ軸、２０…回転検出
機構、２１…ロータマグネット、２２…ヨーク、２３…
磁気センサ素子、２５…ピッグテール、３０…正特性サ
ーミスタ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータマグネットをモータ軸に設け、磁
   性材からなる一対のヨークを前記ロータマグネットの両
   側に配置し、これらヨークの一端部間に磁気センサ素子
   を設けたことを特徴とする回転検出機構付直流モータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回転検出機構付直流モー
   タにおいて、ヨークを導電体で形成し電源とブラシに電
   気的に接続することにより、ブラシへの給電用ターミナ
   ルとしたことを特徴とする回転検出機構付直流モータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の回転検出機構付
   直流モータにおいて、ロータマグネットを、等方性多極
   マグネットで構成したことを特徴とする回転検出機構付
   直流モータ。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の回転検出機構付
   直流モータにおいて、一端がブラシに接続されたピッグ
   テールの他端をヨークに正特性サーミスタを介して接続
   したことを特徴とする回転検出機構付直流モータ。