(57)【要約】【課題】低コストで出力軸の絶対位置を特定できるブラシレスモータを得る。【解決手段】直動する出力軸を備えたブラシレスモータにおいて、前記出力軸の直動により回転するように支持された第１のセンサマグネットと、前記第１のセンサマグネットに対向して設置され、前記第１のセンサマグネットの磁束を検出して信号を出力する第１のセンサと、前記第１のセンサから出力される信号に基づき、前記出力軸の絶対位置を特定する絶対位置特定手段とを備え、前記出力軸は、回転子の回転を直動に変換する主ねじ部と、前記出力軸の直動を回転に変換して、前記第１のセンサマグネットを回転させるセンサねじ部とを有し、前記センサねじ部のリードピッチが、前記主ねじ部のリードピッチよりも大きいことを特徴とする。【選択図】図１
2008125188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直動する出力軸を備えたブラシレスモータにおいて、
前記出力軸の直動により回転するように支持された第１のセンサマグネットと、
前記第１のセンサマグネットに対向して設置され、前記第１のセンサマグネットの磁束を検出して信号を出力する第１のセンサと、
前記第１のセンサから出力される信号に基づき、前記出力軸の絶対位置を特定する絶対位置特定手段とを備え、
前記出力軸は、回転子の回転を直動に変換する主ねじ部と、前記出力軸の直動を回転に変換して、前記第１のセンサマグネットを回転させるセンサねじ部とを有し、前記センサねじ部のリードピッチが、前記主ねじ部のリードピッチよりも大きいことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
直動する出力軸を備えたブラシレスモータにおいて、
前記出力軸の直動により回転するように支持された第１のセンサマグネットと、
前記第１のセンサマグネットに対向して設置され、前記第１のセンサマグネットの磁束を検出して信号を出力する第１のセンサと、
前記回転子に連結され、前記回転子とともに回転する第２のセンサマグネットと、
前記第２のセンサマグネットの磁極を検出して信号を出力する第２のセンサと、
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサから出力される信号の組み合わせに基づき、前記出力軸の絶対位置を特定する絶対位置特定手段とを備え、
前記出力軸は、回転子の回転を直動に変換する主ねじ部と、前記出力軸の直動を回転に変換して前記第１のセンサマグネットを回転させるセンサねじ部とを有し、前記センサねじ部のリードピッチが、前記主ねじ部のリードピッチよりも大きいことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
前記第１のセンサマグネットの上端面と、前記第２のセンサマグネットの上端面が同一平面内にあることを特徴とする請求項２記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
前記センサねじ部の外径が、前記主ねじ部の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直動する出力軸を備えたブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の出力軸を備えたブラシレスモータは、通電パターンの切り替え用として回転子の磁極位置を特定する磁極検出素子を備えていたが、前記磁極検出素子だけでは、前記出力軸の絶対位置を検出することができないという問題があった。このため、従来のブラシレスモータは、前記出力軸の絶対位置を検出するために接触式や非接触式のポジションセンサ（リニアセンサ等）を備えたものや、前記出力軸の回転を検出してその回転角に応じた信号を出力するエンコーダと、前記出力軸に取り付けられ、出力軸の回転とともに軸方向に移動し、その移動量に応じた信号を出力するリニアアブソリュートセンサとを備え、前記エンコーダから出力される信号と、前記リニアアブソリュートセンサから出力される信号との組み合わせに基づき、前記出力軸の絶対位置を特定するようにしたものがある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０８５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のブラシレスモータは、上記のように構成されており、出力軸の絶対位置検出用のポジションセンサが非常に高価であり、また、特許文献１記載のものはリニアアブソリュートセンサの構成が複雑であるため、ブラシレスモータの製造コストが高くなるという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、低コストで出力軸の絶対位置を特定できるブラシレスモータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るブラシレスモータは、出力軸の直動により回転する第１のセンサマグネットと、前記第１のセンサマグネットに対向して設置され、前記第１のセンサマグネットの磁束を検出して、前記磁束に応じて信号を出力する第１のセンサと、前記第１のセンサから出力される信号に基づき、前記出力軸の絶対位置を特定する絶対位置特定手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、出力軸の直動により回転する第１のセンサマグネットと、第１のセンサマグネットに対向して設置され、第１のセンサマグネットによる磁束の変化を検出して、前記磁束に応じた信号を出力する第１のセンサとを備え、第１のセンサから出力される信号に基づき、前記出力軸の絶対位置を特定するようにしたので、低コストで出力軸の絶対位置を特定できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明における、実施の形態の一例について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるブラシレスモータの特徴となる部分の構成の一例を示した図である。出力軸１は、その外周面に回転子２の中空内面に設けられた雌ねじ部２ａと螺合して、回転子２の回転を直動に変換する主ねじ部１ａと、その一端に小径軸部１ｂを有し、この小径軸部１ｂの外周面にセンサねじ部１ｃを有している。
【０００９】
ここで、小径軸部１ｂの外径と出力軸１の外径とを同径に構成した場合、出力軸１が直動してセンサねじ部１ｃが回転子２の内部に引き込まれると、後述のように主ねじ部１ａとセンサねじ部１ｃのリードピッチが違うため、センサねじ部１ｃと回転子２の雌ねじ部２ａとが衝突してねじ部を損傷することとなる。そこでこの事態を回避するため、この実施の形態１では、小径軸部１ｂの外径を、出力軸１の外径よりも小さくして、センサねじ部１ｃが回転子２の内部に引き込まれた場合に、センサねじ部１ｃと回転子２の雌ねじ部２ａとが衝突しないようにしている。また、出力軸１は、ボス（図示せず）に回転を規制された状態で直動可能に保持されている。
【００１０】
回転子２は、ベアリング（図示せず）により回転自在に保持されており、回転子２の周囲に配置された固定子６に外部から電圧が印加されると、発生した磁場により回転して、出力軸１を直動させる。第１のセンサマグネット３は、その外周面に鍔３ｂを備えた円筒形状をしており、回転子２に連結され、回転子２と共に回転する保持部材４の内周面に設けられた溝４ａに鍔３ｂを嵌合して回転自在に保持され、その中空内面には、小径軸部１ｂのセンサねじ部１ｃと螺合して出力軸１の直動を回転に変換する雌ねじ部３ａを備える。
【００１１】
また、雌ねじ部３ａのリードピッチは、出力軸１が初期位置から最大移動位置までの距離（以下、フルストロークと記載）分直動すると第１のセンサマグネット３が半回転するように構成されている。また、図２は、上端面３ｃを示した図であり、Ｃ−Ｃ線を対象線としてＮ極とＳ極を有している。第１のセンサ５は、第１のセンサマグネット３に対向した状態で、固定子６に連結された回路基板７に設置され、第１のセンサマグネット３の磁束を検出して、前記磁束に対応した電圧（信号）を出力するホール素子である。
【００１２】
絶対位置検出手段１０は、回路基板７を介して第１のセンサマグネット３から出力される電圧から、出力軸１の絶対位置を特定する。図３は、第１のセンサ５から出力される電圧と、出力軸１の直動量との関係を示した図であり、出力軸１の直動量と第１のセンサ５から出力される電圧とが１対１で対応していることから、前記電圧から出力軸１の直動量を算出して、出力軸１の絶対位置を特定することができる。
【００１３】
絶対位置の特定は、図３に示す第１のセンサ５の出力電圧と出力軸１の直動量の関係を絶対位置検出手段１０に記憶し、第１のセンサ５から電圧が入力されると、絶対位置検出手段１０が前記関係を参照して第１のセンサ５の出力電圧に対応する出力軸１の直動量を算出するようにしてもよく、また、第１のセンサ５の出力電圧と出力軸１の直動量の関係式を予め求めておき、前記関係式を絶対位置検出手段１０に記憶し、第１のセンサ５からの出力電圧を前記関係式に代入して出力軸１の直動量を算出してもよい。
【００１４】
また、出力軸１の直動量と、第１のセンサ５から出力される電圧が１対１の関係にあれば、出力軸１の絶対位置を特定することができる。このため、出力軸１が、フルストローク分直動した場合に、第１のセンサマグネット３の回転量が半回転以下であれば、出力軸１の直動量を算出して絶対位置を特定することができる。このため、図４に示すように、出力軸１がフルストローク分直動すると、第１のセンサマグネット３が１／４回転するように構成すれば、第１のセンサ５から出力される電圧と出力軸１の直動量との関係が直線に近くなり、簡単な比例計算により出力軸１の直動量を算出することができ、出力軸１の絶対位置の特定が容易となる。
【００１５】
次に動作について説明する。
外部から固定子６に電圧が印加されると、固定子６の周りに形成された磁場により回転子２が回転して、出力軸１が軸方向に直動する。出力軸１の直動により、第１のセンサマグネット３が、出力軸１の直動量に応じて回転する。第１のセンサ５は、第１のセンサマグネット３による磁束に応じた電圧を出力する。絶対位置特定手段１０は、回路基板７を介して第１のセンサ５から出力される電圧に基づき、出力軸１の絶対位置を特定する。
【００１６】
以上のように、本実施の形態１による絶対位置センサによれば、出力軸１の直動により回転する第１のセンサマグネット３と、第１のセンサマグネット３の回転による磁束の変化に応じて電圧を出力する第１のセンサ５とを備え、第１のセンサ５から出力される電圧から出力軸１の直動量を算出して出力軸１の絶対位置を特定するようにしたので、簡単な構成により低コストで出力軸１の絶対位置を特定できる効果がある。
【００１７】
なお、出力軸１のフルストローク分の直動量は、センサねじ部１ｃと、雌ねじ部３ａが螺合している距離に制限されるが、図１の点線に示したように、第１のセンサマグネット３を回転子２の中空内面にまで延長すれば、出力軸１の直動ストロークを長くすることができる。また、延長した場合でも、小径軸部１ｂの外径を出力軸１の外径よりも小さくしているので、第１のセンサマグネット３と回転子２とが干渉することはない。
【００１８】
保持部材４は、回転子２ではなく、回路基板７に設けるようにしてもよい。また、出力軸１の直動動作を、ねじにより第１のセンサマグネット３の回転動作に変換したが、他の構成、例えばマグネットカップリングを使用してもよい。このように構成にすれば、バックラッシや機械的な磨耗による誤差が無くなる効果がある。また、第１のセンサマグネット３の鍔３ｂは、第１のセンサマグネット３を回転自在に保持できれば、鍔以外の形状、例えば、第１のセンサマグネット３の外周面の２箇所に突出部を設けて、前記突出部を溝４ａに回転自在に嵌合させてもよい。
【００１９】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２によるブラシレスモータの特徴となる部分の構成の一例を示した図である。なお、実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。第２のセンサマグネット８は、上端面８ｂが、第１のセンサマグネット３の上端面３ｃと同一平面内となるように回転子２に連結され、回転子２の回転と共に回転する。また、その内周面に第１のセンサマグネット３の鍔３ｂと嵌合して、第１のセンサマグネット３を回転自在に保持する溝８ａを備え、第２のセンサマグネット８の上端面８ｂには、図６に示すようにＤ−Ｄ線を対象線としてＮ極およびＳ極を有する。第２のセンサ９は、第２のセンサマグネット８に対向した状態で基板７に設置され、第２のセンサマグネット８の上端面８ｂに設けられたマグネットの磁極を検出して、前記磁極に対応した電圧（信号）を出力する。具体的には、Ｎ極であれば正、Ｓ極であれば負の電圧を出力する。
【００２０】
絶対位置特定手段１０は、第１のセンサ５から出力される電圧と、第２のセンサ９から出力される電圧との組み合わせに基づき出力軸１の絶対位置を特定する。図７は、出力軸１の直動量と、第１のセンサ５から出力される電圧と、第２のセンサ９から出力される電圧との関係を示した図である。ここでは、回転子２が２回転すると、出力軸１がフルストローク分直動し、第１のセンサマグネット３が１回転する場合を示している。ここで、第１のセンサ５から電圧Ｅが出力されたとすると、絶対位置特定手段１０は、第２のセンサ９から出力される電圧との比較を行い出力軸１の絶対位置を特定する。すなわち、第２のセンサ９から出力される電圧が正であれば、出力軸１の直動量がＡであり、前記電圧が負であれば、出力軸１の直動量がＢであると判断して出力軸１の直動量を算出し、出力軸１の絶対位置を特定する。
【００２１】
以上のように、この実施の形態２によれば、回転子２と共に回転動作する第２のセンサマグネット８と、第２のセンサマグネット８の上端面８ｂに設けられたマグネットの磁極に対応した電圧を出力する第２のセンサ９を備え、第１のセンサ５から出力される電圧と、第２のセンサ９から出力される電圧との比較を行い出力軸１の直動量を算出して、絶対位置特定するようにしたので、出力軸１の直動量に対する第１のセンサマグネット３の回転量が大きくなり、出力軸１の絶対位置を精度よく特定することができる効果がある。
なお、第１のセンサ５と、第２のセンサ９とは別々の回路基板に設置してもよい。また、第２のセンサ９から出力される電圧は、Ｎ極であれば負、Ｓ極であれば正であってもよい。
【００２２】
以上説明した実施の形態１及び２のブラシレスモータの出力軸を、例えばＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ軸の駆動に適用すれば、出力軸の絶対位置を特定して正確にＥＧＲバルブの開閉弁動作を制御できるという効果がある。また、ＥＧＲバルブ以外の直動軸を有する装置に適用し、この直動軸を上記ブラシレスモータの出力軸で駆動するように構成しても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１によるブラシレスモータの特徴となる部分の構成の一例を示した図である。
【図２】第１のセンサマグネットの上面図である。
【図３】第１のセンサから出力される電圧と、出力軸のストローク量との関係を示した図である。
【図４】第１のセンサから出力される電圧と、出力軸のストローク量との関係を示した図である。
【図５】実施の形態２によるブラシレスモータの特徴となる部分の構成の一例を示した図である。
【図６】第１のセンサマグネットと、第２のセンサマグネットの上面図である。
【図７】第１のセンサから出力される電圧と、第２のセンサから出力される電圧と、出力軸のストローク量との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  出力軸、１ａ  主ねじ部、１ｂ  小径軸部、１ｃ  センサねじ部、２  回転子、２ａ  雌ねじ部、３  第１のセンサマグネット、３ａ  雌ねじ部、３ｂ  鍔、３ｃ  上端面、４  保持部材、４ａ  溝、５  第１のセンサ、６  固定子、７  回路基板、８  第２のセンサマグネット、８ａ  溝、８ｂ  上端面、９  第２のセンサ、１０  絶対位置特定手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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