(57)【要約】【課題】位置センサを電機子コイルに近付けて配置することができるようにして軸線方向寸法の縮小を図ることができるようにしたブラシレスモータを提供する。【解決手段】ロータ５の軸線と直交する板面を有する円板状のセンサヨーク１０をロータ本体６とモータハウジング１の軸線方向の一端との間に配置してロータ５の回転軸７に固定する。センサ磁石１１はモータハウジング１の軸線方向の一端側に向いたセンサヨーク１０の板面に取り付けられる。センサヨーク１０は、センサ磁石１１の外径よりも大きい外径寸法を有していて、センサヨーク１０のセンサ磁石１１よりも径方向の外側に張り出した部分が、電機子コイル４から生じる磁束を位置センサ１３から遮蔽する遮蔽部材を構成するように、センサヨーク１０の外径寸法を設定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータハウジングの内周に固定された環状のステータ鉄心に電機子コイルを巻回してなるステータと、磁石界磁を有して前記ステータの内側に配置されたロータ本体と回転軸とを有して該回転軸が前記モータハウジングの軸線方向の両端に回転自在に支持されたロータと、前記ロータの周方向に並ぶ複数の磁極を有するように着磁されて前記モータハウジングの軸線方向の一端側で前記ロータの回転軸に対して固定されたセンサ磁石と、前記モータハウジングの軸線方向の一端の内側で前記センサ磁石の磁極を検出して前記ロータの回転角度位置の情報を含む位置検出信号を出力する位置センサと、前記ロータを回転させるべく、前記位置検出信号に応じて前記電機子コイルの励磁相を切り換える励磁制御回路とを備えたブラシレスモータにおいて、
前記ロータの軸線と直交する板面を有する円板状のセンサヨークが前記ロータ本体と前記モータハウジングの軸線方向の一端との間に配置されて前記ロータの回転軸に固定され、
前記センサ磁石は前記モータハウジングの軸線方向の一端側に向いた前記センサヨークの板面に取り付けられ、
前記センサヨークは、前記センサ磁石の外径よりも大きい外径寸法を有していて、前記センサヨークの前記センサ磁石よりも径方向の外側に張り出した部分が、前記ステータの電機子コイルから生じる磁束を前記位置センサから遮蔽する遮蔽部材を構成するように前記センサヨークの外径寸法が設定されていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
モータハウジングの内周に固定された環状のステータ鉄心に電機子コイルを巻回してなるステータと、磁石界磁を有して前記ステータの内側に配置されたロータ本体と回転軸とを有して該回転軸が前記モータハウジングの軸線方向の両端に回転自在に支持されたロータと、前記ロータの周方向に並ぶ複数の磁極を有するように着磁されて前記モータハウジングの軸線方向の一端側で前記ロータの回転軸に対して固定されたセンサ磁石と、前記モータハウジングの軸線方向の一端の内側で前記センサ磁石の磁極を検出して前記ロータの回転角度位置の情報を含む位置検出信号を出力する位置センサと、前記ロータを回転させるべく、前記位置検出信号に応じて前記電機子コイルの励磁相を切り換える励磁制御回路とを備えたブラシレスモータにおいて、
カップ状に形成されたセンサヨークが、その開口部を前記モータハウジングの軸線方向の一端側に向け、かつ前記ロータと軸線を共有した状態で前記ロータ本体とモータハウジングの軸線方向の一端との間に配置されて前記ロータの回転軸に固定され、
前記センサ磁石は、前記カップ状のセンサヨークの底壁部の内側に取り付けられ、
前記位置センサは、前記カップ状のセンサヨークの内側に配置されて前記モータハウジングに対して固定され、
前記センサヨークにより前記位置センサが前記ステータの電機子コイルから生じる磁束から遮蔽されていること、
を特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電機子コイルを有するステータと、磁石界磁を有するロータとを備えたブラシレスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータは、図４に示したように、電機子コイル４′を有するステータ２′と、磁石界磁を有するロータ５′と、ロータ５′の回転角度位置を検出する位置検出装置１５′と、位置検出装置が検出したロータの位置情報に応じてロータを所定の方向に回転させるように電機子コイルの励磁相を切り換える励磁制御回路とを備えている。
【０００３】
図４に示した例では、位置検出装置１５′として、ロータ５′の磁石界磁の磁極をホール素子等からなる位置センサ１３′により検出して位置検出信号を出力するものが用いられている。この場合、位置センサ１３′は、電機子コイルから生じる磁束の影響を受けないようにするために、ステータ２′から十分に離れた位置に設置する必要がある。そのため、通常位置センサ１３′は、図示のようにモータハウジング１′の軸線方向の一端側に配置される。図示の例では、モータハウジング１′の軸線方向の一端付近にプリント基板１２′が配置され、このプリント基板に励磁制御回路を構成する電子部品（図示せず。）とともに、位置センサ１３′が取り付けられている。このようにモータハウジング１′の軸線方向の一端側に位置センサ１３′を配置して、電機子コイル４′から生じる磁束の影響を受けることなく、ロータ５′の磁石界磁の磁極を検出するためには、ロータ５′の端部をステータ２′の端部から出っ張らせて位置センサ１３′の近傍の位置まで延長する必要があり、これに伴ってモータハウジング１′の軸線方向長さも長くする必要がある。そのため、この種のモータでは、ロータ５′及びモータハウジング１′の軸線方向長さが長くなり、モータが大形化するという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１や特許文献２に示されているように、ロータの磁石界磁の磁極配列と同様の磁極配列を有するように着磁されたセンサ磁石をロータの回転軸に取付けて、該センサ磁石の磁極を位置センサにより検出することにより位置検出信号を得るようにしたものが用いられている。
【０００５】
しかしながら、上記のようにセンサ磁石を設けた場合でも、位置センサが電機子コイルに近接していると、電機子コイルから生じる磁束に感応してノイズ信号を発生するため、位置センサは電機子コイルからある程度離して配置する必要がある。
【特許文献１】特開２０００−６９７８４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０４９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、従来のブラシレスモータにおいては、位置センサが電機子コイルから発生する磁束の影響を受けないようにするために、位置センサを電機子コイルから離して配置する必要があったため、モータハウジングの軸線方向寸法が長くなり、モータが大形になるのを避けられなかった。
【０００７】
本発明の目的は、位置センサを電機子コイルに近付けて配置しても、電機子コイルから生じる磁束の影響を受けずにロータの回転角度位置の情報を含む検出信号を得ることができるようにして、軸線方向寸法の縮小を図ることができるようにしたブラシレスモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、モータハウジングの内周に固定された環状のステータ鉄心に電機子コイルを巻回してなるステータと、磁石界磁を有して前記ステータの内側に配置されたロータ本体と回転軸とを有して該回転軸がモータハウジングの軸線方向の両端に回転自在に支持されたロータと、ロータの周方向に並ぶ複数の磁極を有するように着磁されてモータハウジングの軸線方向の一端側でロータの回転軸に対して固定されたセンサ磁石と、モータハウジングの軸線方向の一端の内側でセンサ磁石の磁極を検出してロータの回転角度位置の情報を含む位置検出信号を出力する位置センサと、ロータを回転させるべく、位置検出信号に応じて電機子コイルの励磁相を切り換える励磁制御回路とを備えたブラシレスモータを対象とする。
【０００９】
本発明の好ましい態様では、ロータの軸線と直交する板面を有する円板状のセンサヨークがロータ本体とモータハウジングの軸線方向の一端との間に配置されてロータの回転軸に固定され、モータハウジングの軸線方向の一端側に向いたセンサヨークの板面にセンサ磁石が取り付けられる。センサヨークは、センサ磁石の外径よりも大きい外径寸法を有していて、センサヨークのセンサ磁石よりも径方向の外側に張り出した部分が、ステータの電機子コイルから生じる磁束を位置センサから遮蔽する遮蔽部材を構成するように、センサヨークの外径寸法が設定されている。
【００１０】
上記のように構成すると、センサヨークが位置センサを電機子コイルが発生する磁束から遮蔽するため、センサヨーク及びセンサ磁石と位置センサとを電機子コイルに近付けて配置しても、電機子コイルが発生する磁束の影響を受けることなく、ロータの回転角度位置の情報を含む位置検出信号を得ることができる。従って、センサヨーク及びセンサ磁石と位置センサとを電機子コイルに近付けてモータの軸線方向寸法の縮小を図ることができ、ブラシレスモータの小形化を図ることができる。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様では、カップ状に形成されたセンサヨークが、その開口部をモータハウジングの軸線方向の一端側に向け、かつロータと軸線を共有した状態でロータ本体とモータハウジングの軸線方向の一端との間に配置されてロータの回転軸に固定され、該カップ状のセンサヨークの底壁部の内側にセンサ磁石が取り付けられる。この場合、位置センサは、カップ状のセンサヨークの内側に配置されてモータハウジングに対して固定され、センサヨークにより位置センサがステータの電機子コイルから生じる磁束から遮蔽される。
【００１２】
このように構成した場合も、センサヨーク及びセンサ磁石と位置センサとを電機子コイルに近付けて配置することができるため、モータの軸線方向寸法の縮小を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、センサヨークが位置センサを電機子コイルが発生する磁束から遮蔽するようにしたため、センサヨーク及びセンサ磁石と位置センサとを電機子コイルに近付けて配置して、モータの軸線方向寸法の縮小を図ることができ、ブラシレスモータの小形化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示したもので、同図において１は円筒状に形成されたハウジング本体１ａと、このハウジング本体１ａの開口端を閉じるように取り付けられたエンドカバー１ｂとからなるモータハウジングである。
【００１５】
２はステータで、このステータは、モータハウジング１の本体１ａの内周に固定された環状のステータ鉄心３と、ステータ鉄心３のスロットに巻回された多相の（例えば３相の）電機子コイル４とからなっている。
【００１６】
５はロータで、このロータは、鋼板の積層体からなるロータヨークに永久磁石を取り付けて磁石界磁を構成してなるロータ本体６と、該ロータ本体の軸心部を貫通した状態で設けられた回転軸７とにより構成されている。ロータ本体６は、ステータ２と軸線を共有した状態で該ステータの内側に配置されて、その回転軸７の一端及び他端がそれぞれモータハウジング１の軸線方向の一端側の端部壁（この例ではエンドカバー１ｂ）及び他端側の端部壁にそれぞれ軸受８及び９を介して支持されている。
【００１７】
１０は、鉄等の強磁性材料により円板状に形成されたセンサヨークで、このセンサヨークは、その板面をロータ５の軸線と直交させた状態でロータ本体６とモータハウジング１の軸線方向の一端（エンドカバー１ｂ）との間に配置されて、ロータ５の回転軸７に固定されている。図示のセンサヨークは、その中心部にボス部１０ａを有していて、該ボス部１０ａが回転軸７に嵌着されることにより回転軸７に固定されている。
【００１８】
センサヨーク１０にはセンサ磁石１１が取り付けられている。センサ磁石１１は、図２に示したように、ロータ５の磁石界磁の磁極数と同数（図示の例では４）の磁極がロータ５の磁極と同じ配列で周方向に並ぶように厚み方向に着磁された環状の永久磁石からなっていて、モータハウジング１の軸線方向の一端側に向いたセンサヨーク１０の板面に取り付けられている。
【００１９】
モータハウジング１の軸線方向の一端（エンドカバー）の内側に、センサヨーク１０と対向するように配置されたプリント基板１２が固定され、このプリント基板１２に位置センサ１３が取り付けられている。位置センサ１３は、ホールＩＣなどの磁気センサからなっていて、センサ磁石１１の磁極を検出して、検出した磁極がＮ極の時とＳ極のときとで異なるレベルを示す電気信号を、ロータの回転角度位置の情報を含む位置検出信号として出力する。
【００２０】
センサヨーク１０は、センサ磁石１１の外径よりも大きい外径寸法を有していて、センサヨーク１０のセンサ磁石１１よりも径方向の外側に張り出した部分１０ｂが、ステータの電機子コイル４から生じる磁束を位置センサ１３から遮蔽する遮蔽部材を構成するように、センサヨーク１０の外径寸法が設定されている。この例では、センサヨーク１０と、センサ磁石１１と、位置センサ１３とにより、ロータ５の回転角度位置の情報を含む位置検出信号を出力する位置検出装置１５が構成されている。
【００２１】
プリント基板１２にはまた、位置センサ１３が出力する位置検出信号に応じて電機子コイル４の励磁相を切り換える励磁制御回路を構成する電子部品が装着され、該励磁制御回路が、ロータ５の回転角度位置に応じて電機子コイル４の励磁相を切り換えることにより、回転磁界を生じさせてロータ５を所定の方向に回転させる。
【００２２】
上記のように構成すると、センサヨーク１０が、位置センサ１３を電機子コイルが発生する磁束から遮蔽するため、センサヨーク１０及びセンサ磁石１１と位置センサ１３とを電機子コイル４に近付けて配置しても、電機子コイル４が発生する磁束の影響を受けることなく、ロータ５の回転角度位置の情報を含む位置検出信号を得ることができる。従って、センサヨーク１０及びセンサ磁石１１と位置センサ１３とを電機子コイル４に近付けてモータの軸線方向寸法の縮小を図ることができ、ブラシレスモータの小形化を図ることができる。
【００２３】
図３は本発明の他の実施形態を示したもので、この例では、周壁部２０ａと該周壁部の軸線方向の一端を閉じるように設けられた底壁部２０ｂとを有してカップ状に形成されたセンサヨーク２０が用いられている。センサヨーク２０は鉄等の強磁性材料からなっていて、その開口部をモータハウジング１の軸線方向の一端側（エンドカバー側）に向け、かつロータ５と軸線を共有した状態で。ロータ本体６とモータハウジング１の軸線方向の一端との間に配置されてロータ５の回転軸７に固定されている。
【００２４】
センサ磁石１１は、図１に示した例と同様に着磁された環状の永久磁石からなっていて、カップ状のセンサヨーク２０の底壁部２０ｂの内側に取り付けられている。またこの例では、プリント基板１２が、センサヨーク２０の周壁部２０ａの内径よりも小さい外径を有する円板の形に形成されて、該プリン基板１２がセンサヨーク２０の内側に配置されている。従って、センサヨーク２０の周壁部２０ａの内周とプリント基板１２の外周との間にはギャップが形成され、センサヨーク２０はプリント基板１２に妨げられることなくロータ５とともに回転する。位置センサ１３はプリント基板１２に取り付けられて、該プリント基板とともにセンサヨーク２０の内側に配置され、センサヨーク２０により、位置センサ１３がステータの電機子コイル４から生じる磁束から遮蔽されている。センサヨーク２０とセンサ磁石１１と位置センサ１３とにより位置検出装置１５が構成されている。その他の点は図１に示した実施形態と同様に構成されている。
【００２５】
図３に示したように構成した場合も、センサヨーク２０が、位置センサ１３を電機子コイル４が発生する磁束から遮蔽するため、センサヨーク２０及びセンサ磁石１１と位置センサ１３とを電機子コイル４に近付けて配置しても、電機子コイル４が発生する磁束の影響を受けることなく、ロータ５の回転角度位置の情報を含む位置検出信号を得ることができる。
【００２６】
なお図１及び図３においては、位置センサ１３が一つだけ図示されているが、電機子コイル４が多相に構成される場合には、通常位置センサ１３が複数個設けられる。例えば電機子コイルが３相のコイルからなる場合には、位置センサ１３が３つ設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態の構成を示した縦断面図である。
【図２】図１の実施形態で用いるセンサヨークとセンサ磁石とを示した正面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示した縦断面図である。
【図４】従来のブラシレスモータの構成を示した縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  モータハウジング
２  ステータ
３  ステータ鉄心
４  電機子コイル
５  ロータ
６  ロータ本体
７  回転軸
１０，２０  センサヨーク
１１  センサ磁石
１３  位置センサ
【図１】
2006353052.tif 000003
【図２】
2006353052.tif 000004
【図３】
2006353052.tif 000005
【図４】
2006353052.tif 000006