JPS6253163A - 磁気結合を使用したブラシレスモ−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、油圧ポンプ駆動のため油圧ポンプとパッケー
ジ化され、作動油中に浸漬されるブラシレスモータに関
する。

従来の技術 航空機の操舵アクチュエータとして、電気−油圧式アク
チュエータを使用する場合、油式シリンダを動かす油圧
ポンプを駆動するのにブラシレスモータが用いられるが
、ポンプとモータをパッケージ化して小型にする必要が
あり当然モータハウジング内はポンプ作動油に浸漬され
る。この場合、ブラシレスモータとして必要な回転子位
置検出塁及びサーボアクチュエータとして必要なサーボ
検出器は耐油性がないため隔離する必要がある。

従来、この種の用途に用いられるブラシレスモータ、例
えばＤＣブラシレスモータでは、回転子位置検出器及び
サーボ検出器が取り付けられるモータシャフトの非駆動
側端を作動油が充満したハウジング内部から隔離するた
めハウジングのシャツ１１（通部にメカニカルシールを
用いこれによりハウジング内のポンプ作動油の高油圧側
と大気圧側を分離している。第４図は、従来の油浸端型
ＤＣブラシレスモータを示し、ハウジングｌ内に、固定
子２、磁石回転子３、シャフト４があり、シャフト４は
一対のポールベアリング５で支えられ、これらはポンプ
作動油４０中に浸漬される。６はハーメチックシール端
子である。ハウジングｌのシャフト４の貫通部にはポー
ルベアリング５の外側に、０リング７．８及びメカニカ
ルシール９からなるメカニカルシール部が設けられて、
ハウジングｌ内の高圧作動油４０の漏洩を遮断しており
、メカニカルシール部から漏れる油は。

その外側のドレインホール４１から外部に回収される。

従って、回転子位置検出器及びサーボ検出器は、メカニ
カルシール部の外側の大気圧側のシャフト４の端に設け
られる。即ちｔシャフト端部の外周面に取り付けた位置
検出用マグネットロータ１１とこれに対向してハウジン
グに取り付けたホール素子１０とで回転子位置検出器を
構成するが、この場合、位置検出用マグネットロータ１
１は磁石回転子３の磁極と同じ極数を有し、かつ円周上
の位置を合わせてシャフト外周に装着され、またホール
素子１０は、これに対向してモータの電機子巻線の相数
に対応した数だけ配置し、これによりホール素子１０で
検出したモータの磁石回転子３の位置信号によりモータ
の電機子巻線の電流の方向を切り換えてコミュテーショ
ンを行いＤＣブラシレスモータとして作動する。また、
サーボ検出器として、ハウジングｌに受光部１４を取り
付け、これとモータｔｄｌ線方向に対向するように発光
部１３をハウジングｌからモータ軸線方向に延びるスタ
ッド１２を介して取り付け、さらにシャフト４の端に固
定され受光部１４と発光部１３の間の間隙を回転して通
過するスリット板１５とで多相出力の光学式エンコーダ
を構成し、ＤＣブラシレスモータのサーボ駆動制御に必
要なモータの回転速度、回転方向及び回転州を検出して
いる。

しかし、このような従来のブラシレスモータでは、これ
ら検出器取付部を高圧作動油側から隔離するためにハウ
ジングにおけるシャツ）ｆ通部にメカニカルシールを使
用しているが、これは摺動摩耗部品であるため次の欠点
がある。

（１）モータの寿命がメカニカルシールにより制限され
る。

（２）メカニカルシールによる摩擦損失が大きく、モー
タの総合効率が低下する。

（３）メカニカルシールからの漏れ油によりエンコーダ
スリット板のスリットに油の付着による目づまりを生じ
、検出量の誤差となりサーボ駆動が不正確となる。

（４）メカニカルシールからの漏れ油を外部へ回収する
ためのドレイン配管が必要となる。

（５）メカニカルシールの摺動部に振動、Ｉｆｆによる
き裂が発生し易い。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、耐久性と信頼性があり、また正確にサーボ駆
動のできる油浸端型のブラシレスモータを提供すること
を目的とする。

問題点を解決するための手段 ブラシレスモータのシャフトの非駆動側端の外周上に磁
気結合ロータマグネットを設け、このシャフト端部分を
ハウジングが円筒状に突出して密封し、この突出したハ
ウジング部分は少なくとも非磁性体で作る。

円筒状に突出したハウジング部分を収める円筒状開口を
もつ外部ロータシャフトをモータのシャフトと同軸的に
かつ回転可能にハウジングに支持し、外部ロータシャフ
トの円筒状開口内周面に。

ハウジング円筒状突出部の筒壁を挟んで上記磁気結合ロ
ータマグネットと対向する位置に外部ロータマグネット
を設けてモータシャフト端と外部ロータシャフト間の回
転運動を伝達するための磁気結合を構成する。

また、外部ロータシャフトの端にサーボ検出器を取り付
け、さらに上記磁気結合ロータマグネットと、ハウジン
グの円筒突出部の筒壁を挟んで対向する位置に回転子位
置検出器をハウジング外側に取り付ける。

作　　用 ハウジングの円筒状突出部は、Ｈ１重結合ロータマグネ
ットを装着したモータシャフトの非駆動端をＣ！ＥＭし
、高圧作動油側と大気圧側とを隔離する。

外部ロータシャフトの円筒状開口内周面上の外部ロータ
マグネットとモータシャフトの非駆動端上の磁気結合ロ
ータマグネットとの間の磁気結合により外部ロータシャ
フトはモータシャフトの回転と同期して回転する。

外部ロータシャフトの端に取り付けたサーボ検出器は、
外部ロータシャフトのこの回転によりサーボ駆動に必要
な情報を検出し、また磁気結合ロータマグネットと対向
してハウジング外側に取り付けた回転子位置検出器は、
回転子位置を検出する。

実施例 第１図は、本発明の実施例として、第４図の従来例と同
様にＤＣブラシレスモータを示す、／Ｘウジングｌ内の
モータ部の構造は、第４図のものと同様であり説明を省
略する。

モータシャフト４の非駆動側（非ポンプ側）にはキー２
０及び磁気結合ロータポス２１を介して磁気結合ロータ
マグネット２２が装着され、非磁性ロータバンド２３で
固定される。この磁気結合ロータマグネット２２は、従
来のような回転子位置検出用の他に磁気結合用でもある
ので、従来よりもモータシャフト４の軸方向に長く延び
ている。なお、その極数は磁石回転子３と同じで、かつ
、円周上の位置が合っている。モータシャフト４の端部
とその外周上に装着した磁気結合ロータマグネット２２
等を含む部分は、ハウジングｌから円筒状に突出した部
分１ａで密封され従って、ハウジング１内の他のモータ
部と同様に作動油に浸漬される。また、この円筒状突出
部分１ａは少なくとも非磁性体で作られている。

外部ロータシャフト２４は、ハウジング円筒状突出部１
ａの長さ方向に沿ってその大部分を中に収容する円筒状
開口を有し、モータシャフト４と同軸的でかつその軸線
の回りに回転可能にハウジングｌに支持される。この支
持のために外部ロータシャフト２４の円筒部２４ａの基
部が磁気結合フランジ２５の内周のポールベアリング２
Ｂで軸受されると共に外部ロータシャフト２４の軸部２
４ｂもフランジ２５を外側から抑える磁気結合エンドベ
ル２７の中心部のポールベアリング２８で軸受され、さ
らにフランジ２５は磁気結合取付スタッド２８でハウジ
ングｌに取り付けられる。

外部ロータシャフト２４の円筒状開口部の内周面上には
磁気結合ロータマグネット２２と、ハウジング円筒状突
出部！ａの筒壁を挟んで対向する１位置に外部ロータマ
グネッ）３０が設けられ、磁気結合ロータマグネットと
磁気結合を構成する。磁気結合の詳細は、第２図の断面
図から明らかなように、磁石回転子３の磁極と同じ極数
を有する磁気結合用のマグネットの対を非磁性体のハウ
ジング円筒状突出部１ａの筒壁を挟んで配置することに
より、磁束は第３図に示すようにそれぞれ対になった磁
極及び磁気結合外部ヨーク３１を通り磁気結合が生じる
。これにより、モータシャフト４の回転運動は磁気結合
により外部ロータシャフト２４に伝達され、外部ロータ
シャフト２４はモータシャフト４と同期して回転する。

サーボ検出器としての光学式エンコーダは受光部１４９
発光部及びプリント板１３、及びスリット板１５からな
り、受光部１４及び発光部１３はモータ軸線方向に相対
向するように磁気カップリングエンドベル２７の外側に
、エンコーダ取付スタッド３５を用いて取り付けられ、
またスリット板１５は、受光部１４と発光部１３との間
の間隙を回転して通過するように外部ロータシャフト２
４の端部に取り付けられ、ロックナツト３Ｂで固定され
る。従って、外部ロータシャフト２４がモータシャフト
４と同期して回転するとスリット板１５も回転し、受光
部１４からサーボ駆動に必要な回転速度、回転力向及び
回転州か検出される。

また、回転子位置検出器のホール素子ｌＯはハウジング
の円筒状突出部１ａの基部に近い位置に磁気カップリン
グロータマグネット２２に対向するようにハウジングｌ
に取り付けられる。ホール素子ｌＯの個数は従来のＤＣ
ブラシレスモータと同様に固定イ２の電機子巻線の相数
に対応し、また磁気カップリングロータマグネット２２
の極数を磁石回転子３の極数と同じにしであるので１回
転子位置が検出できる。

発明の効果 ハウジングのモータシャツ）Ｊ１通部にメカニカルシー
ルを使用せずに非磁性体のハウジング円筒状突出部で磁
気結合ロータマグネントの装着されたモータシャフト端
部を密封し、サーボ検出器を取り付けた外部ロータシャ
フトを磁気結合によりモータシャフトと同期して回転さ
せるので次の利点がある。

（１）摺動摩耗部品の使用がないのでモータの寿命が長
い（例えば、従来の２，０００時間から１０，０００時
間となる）。

（２）メカニカルシールによる機械的摩擦損失がないの
でモータの総合効率が向上する（例えば、１．５ＫＷの
モータで約５ｚ向上する）。

（３）耐振動、衝撃性が増し信頼性が向上する。

（４）油の洩れがないので光学式エンコーダのスリット
板の目づまりがなくサーボ駆動の誤差がなくなる。

（５）ドレイン配管が不要となる。

また、磁気カップリングロータマグネットの極数を磁石
回転子と同一にすることにより磁気カップリングロータ
マグネットを磁気結合用と回転子位置検出用に兼用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例のＤＣブラシレスモータの縦
断面図、 第２ＵＡは、第１図の磁気結合部の横断面図、：ｆＳ３
図は、磁気結合状態を示す図、第４図は、従来のＤＣブ
ラシレスモータの縦断（ｍ図である。 （４において、 １　、、、、ハウジング、 ｌａ、、、、ハウシング円筒状突出部、２　、、、、固
定ｆ、 ３、、、、磁石回転子、 ４、、、、モータシャフト、 ２２、、、、ｍ気力−、プリングモータマグネット、２
４、、、、外部ロータシャフト、 ３０、、、、外部ロータマグネット、 ＋３．１４．１５．、、、サーボ検出器、１０、、、、
回転子位置検出器（ホール素子）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ハウジング内にポンプ作動油が充満したブラシレスモー
   タであって、 上記モータのシャフトの非駆動側の端部を上記ハウジン
   グの円筒状突出部で密封し、また上記ハウジングの円筒
   状突出部は少なくとも非磁性体で作られ、 上記シャフトの非駆動側の端部外周上に設けられた磁気
   結合ロータマグネットと、 上記ハウジングの円筒状突出部を収める円筒状開口をも
   ち、上記ハウジングに取り付けた支持部材により上記シ
   ャフトと同軸的にかつ回転可能に支持される外部ロータ
   シャフトと、 上記外部ロータシャフトの円筒状開口内周面に、上記ハ
   ウジング円筒状突出部の筒壁を挟ん上記磁気結合ロータ
   マグネットと対向する位置に設けられた外部ロータマグ
   ネットとを備え、これにより磁気結合を構成し、 また、上記外部ロータシャフトの端に取り付けたサーボ
   検出器と、 上記ハウジングの円筒状突出部の筒壁を挟んで上記磁気
   結合ロータマグネットと対向する位置に上記ハウジング
   に取り付けた回転子位置検出器とを備えた磁気結合を使
   用したブラシレスモータ。