(57)【要約】【課題】２極ホールＩＣを使用するブラシレスモータにおけるセンサマグネットを小径化し、モータの小型化や材料コストの削減を図る。【解決手段】２個のホール素子Ｑ１,Ｑ２を所定間隔にて配置した２極ホールＩＣ６９を用いたブラシレスモータにて、ホール素子Ｑ１,Ｑ２をロータの回転中心から異なる距離の円周上にそれぞれ配置する。この場合、ホールＩＣ６９は、磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌが、磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍを通る円の中点Ｍにおける接線Ｔに対し傾斜した状態で基板２４上に配置される。線分Ｌと接線Ｔとの間の角度θ１は３０°〜６０°に設定する。これにより、従来のブラシレスモータに比して、磁気検出素子間の円周方向距離Ｙが短縮され、センサマグネット１９を小径化することが可能となる。【選択図】図２
2007252096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線を備えたステータと、
永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、
周方向に沿って複数個の磁極が配置され、前記ロータと共に回転するセンサマグネットと、
前記センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて少なくとも２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータであって、
前記磁気検出装置は、前記センサマグネットの軸方向端面に対し所定の間隔をあけて配置され、
前記磁気検出素子は、前記ロータの回転中心から異なる距離の円周上にそれぞれ配置されることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
電機子巻線を備えたステータと、
永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、
周方向に沿って複数個の磁極が配置され、前記ロータと共に回転するセンサマグネットと、
前記センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて少なくとも２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータであって、
前記磁気検出装置は、前記センサマグネットの外周面に対し所定の間隔をあけて配置され、
前記磁気検出素子は、前記ロータの回転中心を中心とする異なる回転平面上にそれぞれ配置されることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
電機子巻線を備えたステータと、
永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、
周方向に沿って複数個の磁極が配置され、前記ロータと共に回転するセンサマグネットと、
前記センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータであって、
前記２個の磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌが、前記回転中心Ｏを中心とし前記磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍを通る円の前記中点Ｍにおける接線Ｔに対し傾斜した状態で前記磁気検出装置が配置されることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項４】
請求項３記載のブラシレスモータにおいて、前記線分Ｌと、前記中点Ｍにおける接線Ｔとの間の角度θ１が３０°〜６０°であることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項５】
請求項３又は４記載のブラシレスモータにおいて、前記磁気検出装置は、前記センサマグネットの軸方向側に配置され、前記センサマグネットの軸方向端面に対し所定の間隔をあけて対向することを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項６】
請求項３又は４記載のブラシレスモータにおいて、前記磁気検出装置は、前記センサマグネットの径方向外側に配置され、前記センサマグネットの外周面に対し所定の間隔をあけて対向することを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項７】
電機子巻線を備えたステータと、
永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、
周方向に沿って複数個の磁極が配置され、前記ロータと共に回転するセンサマグネットと、
前記センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータであって、
前記２個の磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌと、前記磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍと前記回転中心Ｏを通る中心線Ｎ２との角度θ２が３０°〜６０°となる状態で前記磁気検出装置が配置され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、ブラシレスモータに関し、特に、ブラシレスモータのロータ回転位置検出に用いられる磁気検出素子の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にブラシレスモータでは、ロータ側に設けたマグネットの磁極変化を磁気検出素子によって捉えてロータの回転位置を検出し、検出したロータ回転位置に基づいて、ステータ側のコイルを順次励磁してロータを回転駆動させている。図９は、従来のブラシレスモータの構成を示す断面図である。図９に示すように、ブラシレスモータ５１（以下、モータ５１と略記する）は、モータ部５２とセンサ部５３とから構成されており、モータ部５２にはロータ５４とステータ５５が、センサ部５３にはホールＩＣ６８,６９がそれぞれ配されている。
【０００３】
ロータ５４は、ロータシャフト５６に固定されたロータコア５７と、ロータコア５７の外周に取り付けられたマグネットホルダ５８とを備えている。マグネットホルダ５８にはロータマグネット５９が取り付けられ、ロータマグネット５９はロータコア５７の外周に接着固定される。ロータシャフト５６は、ベアリング６１ａ,６１ｂによって回転自在に支持される。ステータ５５は、巻線６２が巻装されたステータコア６３と、ステータコア６３を収容する金属製のハウジング６４を備えている。ハウジング６４は有底円筒形状となっており、その開口端にはセンサ部５３のブラケット６５が固定される。
【０００４】
センサ部５３は二重多極センサ構造となっており、リング状のセンサマグネット６６,６７と、ホールＩＣ６８,６９が設けられている。図１０,１０は、センサ部５３の構成を示す説明図である。センサマグネット６６,６７は、ロータシャフト５６に固定された円板状のマグネットプレート７１に取り付けられており、ロータシャフト５６と共に回転する。一方、ホールＩＣ６８,６９は、ブラケット６５内に固定された基板７２に載置されており、センサマグネット６６,６７に対向する形で基板上に配置されている。センサマグネット６６は、センサマグネット６７よりも小径となっており、センサマグネット６７の内周側に同心状に配置されている。センサマグネット６６は、ロータマグネット５９と同極数（６極）に着磁されており、センサマグネット６７は、センサマグネット６６よりも細かく、５°ピッチにて７２極に着磁されている。
【０００５】
ホールＩＣ６８は、周方向に沿って等間隔に３個（６８ａ〜６８ｃ）設けられており、センサマグネット６６の回転に伴い、順次、検出信号を出力する。また、ホールＩＣ６９（磁気検出装置）には、１つのＩＣパッケージに２個のホール素子（Ｑ１,Ｑ２：磁気検出素子）が配置された２極ホールＩＣが使用されており、各ホール素子Ｑ１,Ｑ２からも、センサマグネット６７の回転に伴って検出信号が出力される。この場合、ホールＩＣ６８からは、６極６０°ピッチのセンサマグネット６６に対応した検出信号が得られる。これに対し、ホールＩＣ６９からは、７２極５°ピッチのセンサマグネット６７に対応した検出信号が得られる。すなわち、ホールＩＣ６９からは、回転位置をより細かくセンシングした信号が出力される。そこで、当該モータ５１では、ホールＩＣ６８の検出信号にてロータ５４の回転位置を把握しつつ、ホールＩＣ６９の検出信号を用いてホールＩＣ６８の検出信号を補間する形でロータ５４の回転位置検出の分解能を上げ、巻線６２に対する通電タイミングを制御している。
【特許文献１】米国特許第6826499号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、２極ホールＩＣ６９では、ホール素子Ｑ１,Ｑ２間のセンサピッチが予め決まっている（市販の２極ホールＩＣは概ね１mm）。このため、周方向に沿って両ホール素子Ｑ１,Ｑ２が同径上に来るようにホールＩＣ６９を配置すると、センサマグネット６７の外径が規制され、マグネット径をある値以下にできないという問題がある。図１２は、ホール素子Ｑ１,Ｑ２の配置関係を示す説明図である。ここで、ホール素子Ｑ１,Ｑ２からの出力信号は、回転方向や回転速度等を検出するため、両者の位相が互いにずれている方が好ましい。そこで、図１１に示すように、ホール素子Ｑ１,Ｑ２から半周期ずれた形で検出信号を出力させる場合、センサマグネット６７の磁極が５°ピッチであることから、Ｑ１,Ｑ２間は２.５°間隔に設定する必要がある。従って、センサピッチが前述のように１mmの場合、センサマグネット６７としては、２.５°が１mmに相当する径以上のものが必要となる。
【０００７】
つまり、前述の条件を満たすためには、各素子Ｑ１,Ｑ２のピッチ円直径をＤ１とすると、πＤ１×（２.５／３６０）＝１mmであることから、Ｄ１＝４５.９mmとなる。さらに、素子Ｑ１,Ｑ２の大きさや検出精度を考慮すると、センサマグネット６７の外径はピッチ円直径Ｄ１では足りず、Ｄ１の外径側に２mm程度の幅が必要となり、マグネット径として５０mm必要となる。このため、モータの小型化が妨げられると共に、センサ部５３のレイアウトが制限され設計上の自由度が低くなるという問題があった。また、センサマグネット６７の径が大きくなるため、その分、材料費も嵩み、コスト増大の一因ともなっていた。特に、センサマグネット６７に希土類磁石を用いた場合、マグネットに要する費用が大きく、その改善が求められていた。なお、センサマグネット６７の着磁ピッチが５°以外の場合は、Ｄ１の値もそれに応じて変化する。
【０００８】
本発明の目的は、２極ホールＩＣを使用するブラシレスモータにおけるセンサマグネットを小径化し、モータの小型化や材料コストの削減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のブラシレスモータは、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、周方向に沿って複数個の磁極が配置され、前記ロータと共に回転するセンサマグネットと、前記センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて少なくとも２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータであって、前記磁気検出装置は、前記センサマグネットの軸方向端面に対し所定の間隔をあけて配置され、前記磁気検出素子は、前記ロータの回転中心から異なる距離の円周上にそれぞれ配置されることを特徴とする。
【００１０】
前記ブラシレスモータにあっては、少なくとも２個の磁気検出素子がロータの回転中心から異なる距離の円周上にそれぞれ配置されており、磁気検出素子を同一円周上に配した従来のブラシレスモータに比して、磁気検出素子間の円周方向距離が短縮される。従って、同一着磁ピッチのセンサマグネットを使用する場合、磁気検出素子をより回転中心側に寄せて配置することができる。このため、センサマグネットを小径化でき、ブラシレスモータのレイアウト性向上や、マグネット材料費の削減が図られる。また、同径のセンサマグネットを使用する場合、より着磁ピッチの小さいセンサマグネットを使用でき、マグネット径を変えることなくロータ回転位置検出の分解能を高めることが可能となる。
【００１１】
本発明の他のブラシレスモータは、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、周方向に沿って複数個の磁極が配置され、前記ロータと共に回転するセンサマグネットと、前記センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて少なくとも２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータであって、前記磁気検出装置は、前記センサマグネットの外周面に対し所定の間隔をあけて配置され、前記磁気検出素子は、前記ロータの回転中心を中心とする異なる回転平面上にそれぞれ配置されることを特徴とする。
【００１２】
前記ブラシレスモータにあっては、少なくとも２個の磁気検出素子がロータの回転中心を中心とする異なる回転平面上にそれぞれ配置されており、磁気検出素子を同一平面上に配した従来のブラシレスモータに比して、磁気検出素子間の円周方向距離が短縮される。従って、同径のセンサマグネットを使用する場合、より着磁ピッチの小さいセンサマグネットを使用でき、マグネット径を変えることなくロータ回転位置検出の分解能を高めることが可能となる。また、同一着磁ピッチのセンサマグネットを使用する場合も、磁気検出素子をより回転中心側に寄せて配置できるため、センサマグネットを小径化し、ブラシレスモータのレイアウト性向上やマグネット材料費の削減を図ることが可能となる。
【００１３】
本発明の他のブラシレスモータは、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、周方向に沿って複数個の磁極が配置され、前記ロータと共に回転するセンサマグネットと、前記センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータであって、前記２個の磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌが、前記回転中心Ｏを中心とし前記磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍを通る円の前記中点Ｍにおける接線Ｔに対し傾斜した状態で前記磁気検出装置が配置されることを特徴とするブラシレスモータ。
【００１４】
この場合、前記線分Ｌと、前記中点Ｍにおける接線Ｔとの間の角度θ１を３０°〜６０°、好ましくは４５°±１０°、さらに好ましくは４５°±５°に設定しても良い。また、前記磁気検出装置を前記センサマグネットの軸方向側に配置し、前記センサマグネットの軸方向端面に対し所定の間隔をあけて対向させても良い。さらに、前記磁気検出装置を前記センサマグネットの径方向外側に配置し、前記センサマグネットの外周面に対し所定の間隔をあけて対向させても良い。
【００１５】
前記ブラシレスモータにあっては、線分Ｌが、磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍを通る円の中点Ｍにおける接線Ｔに対し傾斜した状態で磁気検出装置を配置することにより、従来のブラシレスモータに比して、磁気検出素子間の円周方向距離が短縮される。従って、同一着磁ピッチのセンサマグネットを使用する場合、磁気検出素子をより回転中心側に寄せて配置することができる。このため、センサマグネットを小径化でき、ブラシレスモータのレイアウト性向上や、マグネット材料費の削減が図られる。また、同径のセンサマグネットを使用する場合、より着磁ピッチの小さいセンサマグネットを使用でき、マグネット径を変えることなくロータ回転位置検出の分解能を高めることが可能となる。
【００１６】
本発明のさらに他のブラシレスモータは、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、周方向に沿って複数個の磁極が配置され、前記ロータと共に回転するセンサマグネットと、前記センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータであって、前記２個の磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌと、前記磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍと前記回転中心Ｏを通る中心線Ｎ２との角度θ２が３０°〜６０°となる状態で前記磁気検出装置が配置されることを特徴とする。この場合、前記θ２を、好ましくは４５°±１０°、さらに好ましくは４５°±５°に設定しても良い。
【００１７】
前記ブラシレスモータにあっては、線分Ｌと、磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍと回転中心Ｏを通る中心線Ｎ２との角度θ２が３０°〜６０°となる状態で磁気検出装置を配置することにより、従来のブラシレスモータに比して、磁気検出素子間の円周方向距離が短縮される。従って、同一着磁ピッチのセンサマグネットを使用する場合、磁気検出素子をより回転中心側に寄せて配置することができる。このため、センサマグネットを小径化でき、ブラシレスモータのレイアウト性向上や、マグネット材料費の削減が図られる。また、同径のセンサマグネットを使用する場合、より着磁ピッチの小さいセンサマグネットを使用でき、マグネット径を変えることなくロータ回転位置検出の分解能を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のブラシレスモータによれば、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備えステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、周方向に沿って複数個の磁極が配置され、ロータと共に回転するセンサマグネットと、センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて少なくとも２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータにて、磁気検出装置をセンサマグネットの軸方向端面に対し所定の間隔をあけて配置し、磁気検出素子をそれぞれロータの回転中心から異なる距離の円周上に配置したので、磁気検出素子を同一円周上に配した従来のブラシレスモータに比して、磁気検出素子間の円周方向距離を短縮することが可能となる。このため、同一着磁ピッチのセンサマグネットを使用する場合、磁気検出素子をより回転中心側に寄せて配置することが可能となる。従って、センサマグネットをより小径化することができ、ブラシレスモータのレイアウト性向上やマグネット材料費の削減を図ることが可能となる。また、同径のセンサマグネットを使用する場合、より着磁ピッチの小さいセンサマグネットを使用でき、マグネット径を変えることなくロータ回転位置検出の分解能を向上させることが可能となる。
【００１９】
本発明の他のブラシレスモータによれば、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備えステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、周方向に沿って複数個の磁極が配置され、ロータと共に回転するセンサマグネットと、センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて少なくとも２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータにて、磁気検出装置をセンサマグネットの外周面に対し所定の間隔をあけて配置し、磁気検出素子をロータの回転中心を中心とする異なる回転平面上にそれぞれ配置したので、磁気検出素子を同一平面上に配した従来のブラシレスモータに比して、磁気検出素子間の円周方向距離を短縮することが可能となる。このため、同径のセンサマグネットを使用する場合、より着磁ピッチの小さいセンサマグネットを使用でき、マグネット径を変えることなくロータ回転位置検出の分解能を向上させることが可能となる。また、同一着磁ピッチのセンサマグネットを使用する場合、磁気検出素子をより回転中心側に寄せて配置することが可能となり、センサマグネットをより小径化することができ、ブラシレスモータのレイアウト性向上やマグネット材料費の削減を図ることが可能となる。
【００２０】
本発明の他のブラシレスモータによれば、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備えステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、周方向に沿って複数個の磁極が配置され、ロータと共に回転するセンサマグネットと、センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータにて、２個の磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌが、回転中心Ｏを中心とし磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍを通る円の前記中点Ｍにおける接線Ｔに対し傾斜した状態で磁気検出装置を配置したので、従来のブラシレスモータに比して、磁気検出素子間の円周方向距離を短縮することが可能となる。このため、同一着磁ピッチのセンサマグネットを使用する場合、磁気検出素子をより回転中心側に寄せて配置することが可能となる。従って、センサマグネットをより小径化することができ、ブラシレスモータのレイアウト性向上やマグネット材料費の削減を図ることが可能となる。また、同径のセンサマグネットを使用する場合、より着磁ピッチの小さいセンサマグネットを使用でき、マグネット径を変えることなくロータ回転位置検出の分解能を向上させることが可能となる。
【００２１】
本発明のさらに他のブラシレスモータによれば、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備えステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータと、周方向に沿って複数個の磁極が配置され、ロータと共に回転するセンサマグネットと、センサマグネットの極性変化に伴って検出信号を出力する磁気検出素子を所定間隔にて２個配置した磁気検出装置とを有してなるブラシレスモータにて、２個の磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌと、磁気検出素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍと回転中心Ｏを通る中心線Ｎ２との角度θ２が３０°〜６０°となる状態で磁気検出装置を配置したので、従来のブラシレスモータに比して、磁気検出素子間の円周方向距離を短縮することが可能となる。このため、同一着磁ピッチのセンサマグネットを使用する場合、磁気検出素子をより回転中心側に寄せて配置することが可能となる。従って、センサマグネットをより小径化することができ、ブラシレスモータのレイアウト性向上やマグネット材料費の削減を図ることが可能となる。また、同径のセンサマグネットを使用する場合、より着磁ピッチの小さいセンサマグネットを使用でき、マグネット径を変えることなくロータ回転位置検出の分解能を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１であるブラシレスモータの構成を示す断面図である。図１のブラシレスモータ１（以下、モータ１と略記する）は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の動力源として使用され、自動車のステアリングシャフトに対し動作補助力を付与する。モータ１は、ステアリングシャフトに設けられた減速機構部に取り付けられ、モータ１の回転は、この減速機構部によってステアリングシャフトに減速されて伝達される。
【００２４】
図１に示すように、モータ１も図９のモータ５１と同様に、モータ部２とセンサ部３とから構成されている。モータ部２にはロータ４とステータ５が配されており、モータ１は、内側にロータ４、外側にステータ５を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。ステータ５は、ハウジング６と、ハウジング６の内周側に固定されたステータコア７及びステータコア７に巻装された巻線８とを備えた構成となっている。ハウジング６は鉄等にて有底筒状に形成されており、その開口部には合成樹脂製のブラケット９が取り付けられている。ステータコア７は鋼板を多数積層した構成となっており、ステータコア７の内周側には複数個のティースが突設されている。
【００２５】
ロータ４はステータ５の内側に配設されており、ロータシャフト１１と、ロータコア１２、ロータマグネット１３を同軸状に配した構成となっている。ロータシャフト１１の外周には、鋼板を多数積層した円筒形状のロータコア１２が取り付けられている。ロータコア１２の外周には、セグメントタイプのロータマグネット１３が配置されている。ロータマグネット１３は、ロータシャフト１１に固定されたマグネットホルダ１４に取り付けられており、周方向に沿って６個配置されている。
【００２６】
ロータシャフト１１の一端部は、ハウジング６の底部に圧入されたベアリング１５ａに回転自在に支持されている。ロータシャフト１１の他端部は、ブラケット９に取り付けられたベアリング１５ｂによって、回転自在に支持されている。ロータシャフト１１の端部（図１において左端部）には、スプライン部１６が形成されており、ジョイント１７の一端部側に取り付けられている。ジョイント１７の他端部側は、減速機構部の図示しないウォーム軸に接続されている。このウォーム軸にはウォームが形成されており、ステアリングシャフトに取り付けられたウォームホイールと噛合し、これにより、モータ１の回転が減速されてステアリングシャフトに伝えられる。
【００２７】
図２は、センサ部３の構成を示す説明図である。図２に示すように、センサ部３もまた、モータ５１と同様の二重多極センサ構造となっており、リング状のセンサマグネット１８,１９とホールＩＣ２１,２２が設けられている。センサ部３の基本構成は、図１１に示したセンサ部５３と同様であり、センサマグネット１８,１９は、ロータシャフト１１に固定された円板状のマグネットプレート２３に取り付けられている。ホールＩＣ２１,２２は、センサマグネット１８,１９の軸方向側に配置され、センサマグネット１８,１９の軸方向端面に対し所定の間隔をあけて対向している。これにより、センサマグネット１８,１９は、ロータ４の回転に伴い、ホールＩＣ２１,２２と所定のクリアランスを介して対向する形で回転する。
【００２８】
一方、ホールＩＣ２１,２２は、ブラケット９内に固定された基板２４に載置されており、センサマグネット１８,１９に対向する形で基板上に配置されている。センサマグネット１８は、センサマグネット１９の内周側に同心状に配置されており、ロータマグネット１３と同極数（６極）に着磁され、周方向に沿って磁極が配されている。センサマグネット１９も周方向に沿って磁極が配されているが、センサマグネット１８よりも細かく、５°ピッチにて７２極に着磁されている。但し、図２に示すように、当該モータ１では、図９のモータ５１と異なり、ホールＩＣ２２がセンサマグネット１９の回転方向に対して斜めに配置されており、センサマグネット１９の外径は３５mm（モータ５１は５０mm）となっている。
【００２９】
ホールＩＣ２１は、周方向に沿って等間隔に３個（２１ａ〜２１ｃ）設けられており、センサマグネット１８の回転に伴い、順次、検出信号を出力する。なお、ホールＩＣ２１の個数は３個には限定されず、２個であっても良い。一方、ホールＩＣ２２には、図９のモータ５１と同様に、２極ホールＩＣが使用されており、センサマグネット１９の回転に伴って、各ホール素子Ｑ１,Ｑ２（磁気検出素子）から検出信号が出力される。ロータシャフト１１が回転すると、センサマグネット１８,１９もまた回転し、ホールＩＣ２１,２２からは回転位置検出信号が出力される。モータ１においても、モータ５１と同様に、ホールＩＣ２１の検出信号にてロータ４の回転位置を把握しつつ、ホールＩＣ２２の検出信号を用いて巻線８に対する通電タイミングを制御しロータ４を回転駆動させる。
【００３０】
図３はモータ１,５１のホールＩＣ２２,６９の配置を比較した説明図である。前述のように、モータ１では、ホールＩＣ２２がセンサマグネット１９の回転方向に対して斜めに配置されている。この場合、モータ５１では、図３に示すように、ホール素子Ｑ１,Ｑ２がセンサマグネット６７の回転方向に沿って配置されている。つまり、ホール素子Ｑ１,Ｑ２は同一円周上に配置され、ホール素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌと、ホール素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍを通る接線Ｔとは一致し、両者間の角度θ１は０°となっている。これに対して、モータ１では、モータ５１のホールＩＣ２２を図示Ｘ方向に回転させた形で配置されている。つまり、ホール素子Ｑ１,Ｑ２は異なる直径の円周上にそれぞれ配置され、ホール素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌと、ホール素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍを通る接線Ｔとの角度θ１は４５°となっている。
【００３１】
一方、ホール素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍと回転中心Ｏを通る中心線Ｎ１,Ｎ２と、線分Ｌとの関係において、ホール素子Ｑ１,Ｑ２の配置を見ると、モータ５１では、ホール素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍと回転中心Ｏを通る中心線Ｎ１との角度θ２は９０°（ＬとＮ１は直交）となっている。これに対して、モータ１では、ホール素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌと、ホール素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍと回転中心Ｏを通る中心線Ｎ２との角度θ２は４５°となっている。この場合、θ１とθ２は、接線Ｔと中心線Ｎ（Ｎ１,Ｎ２）の間の角度（９０°）を線分Ｌによって切り分けた角度となっており、θ１＋θ２＝９０°となる。
【００３２】
ここで、ホールＩＣ２２,６９はＩＣとしては同一物であり、ホール素子Ｑ１,Ｑ２間の距離Ｐは、モータ１とモータ５１とでは変化はない（Ｐ＝１mm）。θ２が４５°の場合、図３右下の拡大図に示すように、ＭＵ間の中心角度は１.２５度であるため、ＭＵはほぼ直線と見なすことができ、三角形ＭＵＱ２におけるＭＵ間の距離Ｓは、Ｓ＝ＭＱ２（Ｐ／２＝０.５mm）×sinθ２’となる。ＭＵ間を直線と見なすと、θ２’もまた４５°となるため、Ｓ＝０.５×sin４５°＝０.３５mmとなる。従って、中心をＯとし、Ｍを通る円の直径をＤ２とすると、センサマグネット１９の着磁ピッチが２.５°であることから、πＤ２×（２.５／３６０）＝０.３５mm×２となる。これをＤ２について解くと、Ｄ２＝（２Ｓ／π）×（３６０／２.５）＝３２.１mmとなる。つまり、Ｍを通る円の直径は３２.１mmとなり、これに、素子Ｑ１の位置（Ｄ２よりも０.３５mm外径側に位置する）や、素子Ｑ１,Ｑ２の大きさを考慮すると、センサマグネット１９の外径は３５mmが適当となる。
【００３３】
このように、ホールＩＣ２２をセンサマグネット１９の回転方向に対して斜めに配置すると、図９のような従来のモータ５１に比して、ホール素子Ｑ１,Ｑ２間の円周方向距離Ｙが小さくなる（モータ５１：Ｐ＝１mm→モータ１：約２Ｓ＝０.７mm）。このため、同一着磁ピッチのセンサマグネットを用いる場合、Ｙの減少に伴い、センサマグネットの外径を小さくすることができる（５０mm→３５mm）。センサマグネットが小径化されると、センサ部３のレイアウト性が向上し、設計上の自由度が高められる。例えば、図４に示すように、センサマグネット１９をモータ部２側（ベアリング１５ｂの内側）に配置することも可能となり、モータの短軸化（全長寸法の短縮）を図ることも可能となる。
【００３４】
また、マグネットの小型化に伴い、マグネットの材料費も削減でき、５０mm→３５mmとした場合、材料を約１／３削減できる。このため、マグネットに要する費用を低減でき、特に、希土類磁石を用いた場合、その節減効果が大きい。さらに、マグネットが小径化されるため、ロータ４のイナーシャも低減され、制御上のレスポンスが向上するなど、モータ性能も向上する。加えて、本発明は、大きな設計変更を伴うことなく、基板２４上のホールＩＣ２２を斜めに配置替えするだけでセンサマグネットを小径化でき、部品点数や工数等を増加させることもない。
【００３５】
一方、前述のようにホールＩＣ２２を斜めに配置した場合、従来と同径（直径５０mm）のセンサマグネットを用いた場合には、センサ部分のピッチ角度が小さくなる。図５は、その場合におけるセンサピッチを従来の構成と比較して示した説明図であり、（ａ）はホールＩＣ２２を斜めにした場合、（ｂ）は従来の配置の場合をそれぞれ示している。図５（ａ）に示すように、ホールＩＣ２２を従来と同様の直径４５.９mmの位置に配置すると、前述同様θ２＝４５°の場合、ピッチ角度は１.５°となる。従って、図５（ｂ）に示した従来の配置に比して、センサマグネット１９の着磁ピッチを細かくすることができる（５°→３°）。このため、センサマグネット１９の径を変えることなく分解能を高めることもでき、ロータ回転位置の検出精度向上を図ることも可能となる。
【実施例２】
【００３６】
図６は、本発明の実施例２であるブラシレスモータの構成を示す断面図である。図６のブラシレスモータ２５（以下、モータ２５と略記する）もまたＥＰＳの動力源として使用される。モータ２５も、モータ部２６とセンサ部２７とから構成されている。モータ部２６にはロータ２８とステータ２９が配されている。ステータ２９は、ハウジング３１と、ハウジング３１の内周側に固定されたステータコア３２及びステータコア３２に巻装された巻線３３とを備えている。ハウジング３１は鉄等にて有底筒状に形成されており、その開口部には合成樹脂製のブラケット３４が取り付けられている。
【００３７】
ロータ２８はステータ２９の内側に配設されており、ロータシャフト３５と、ロータコア３６、ロータマグネット３７を同軸状に配した構成となっている。ロータシャフト３５の外周にはロータコア３６が取り付けられ、ロータコア１２の外周にはロータマグネット３７が配置されている。ロータマグネット３７は、ロータシャフト３５に固定されたマグネットホルダ３８に取り付けられており、周方向に沿って６個配置されている。ロータマグネット３７の外側には、金属製のマグネットカバー３９が取り付けられている。
【００３８】
ロータシャフト３５の一端部は、ハウジング３１の底部に固定されたベアリング４１ａに回転自在に支持されている。ロータシャフト３５の他端部は、ブラケット３４に取り付けられたベアリング４１ｂによって、回転自在に支持されている。ロータシャフト３５の端部（図６において左端部）には、スプライン部４２が形成されており、ジョイント４３が取り付けられている。ジョイント４３の他端部側は、減速機構部の図示しないウォーム軸に接続されている。
【００３９】
図７は、センサ部２７の構成を示す説明図である。図７に示すように、センサ部２７もまた二重多極センサ構造となっており、リング状のセンサマグネット４４,４５とホールＩＣ４６,４７が設けられている。センサマグネット４４,４５は、マグネットホルダ３８の図中左端部に形成された切欠部３８ａに取り付けられている。ホールＩＣ４６,４７は、ブラケット３４に取り付けられたセンサホルダ４８に固定されている。センサホルダ４８には、図７に示すように、アーム部４８ａ〜４８ｃが突設されており、アーム部４８ａ,４８ｃにはホールＩＣ４６ａ,４６ｃがそれぞれ１個ずつ、アーム部４８ｂにはホールＩＣ４６ｂとホールＩＣ４７が配設されている。
【００４０】
モータ２５では、図１のモータ１と異なり、センサマグネット４４,４５は、図７に示すように、外周面に沿って複数の磁極が形成されるように着磁されている。ホールＩＣ４６,４７は、センサマグネット４４,４５の径方向外側に設置され、センサマグネット４４,４５の外周面に対し所定の間隔をあけて対向している。ここでは、ホールＩＣ４６ａ〜４６ｃはセンサマグネット４４と、ホールＩＣ４７はセンサマグネット４５とそれぞれ対向するように配置されている。これにより、ロータ２８の回転に伴い、センサマグネット４４,４５は、ホールＩＣ４６,４７と所定のクリアランスにて対向しつつ回転する。
【００４１】
モータ２５においても、ホールＩＣ４７（磁気検出装置）には、２極ホールＩＣが使用されており、センサマグネット４５の回転に伴って、各ホール素子Ｑ１,Ｑ２（磁気検出素子）から検出信号が出力される。ここでもホールＩＣ４７は、図７に示すように、センサマグネット４５の回転方向に対して斜めに配置されている。図８は、モータ２５におけるホールＩＣ４７の配置を示す説明図である。図８（ａ）に示すように、ホールＩＣ４７は、ホールＩＣ４６と同様の方向に配置されている従来のホールＩＣを図示Ｚ方向に回転させた形で配置されている。ここでは、ホールＩＣ４７のホール素子Ｑ１,Ｑ２は、図８（ｂ）に示すように、ロータ２８の回転中心Ｏを中心とし、軸方向に離れて存在する異なる回転平面Ａ１,Ａ２上にそれぞれ配置される。また、この場合も、ホール素子Ｑ１,Ｑ２を結ぶ線分Ｌと、ホール素子Ｑ１,Ｑ２の中点Ｍを通る接線Ｔとの角度θ１は４５°となっている。
【００４２】
これにより、同径のセンサマグネットを用いた従来のモータに比して、センサマグネット４５の着磁ピッチを細かく設定することができる（図５参照）。このため、センサマグネット４５の径を変えることなく分解能を高めることができ、ロータ回転位置の検出精度向上を図ることが可能となる。また、同一着磁ピッチのセンサマグネットを使用する場合、磁気検出素子をより回転中心側に寄せて配置しても良く、センサマグネットを小径化し、ブラシレスモータのレイアウト性向上やマグネット材料費の削減を図ることが可能となる。
【００４３】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、センサマグネット１９の外径や着磁ピッチ、ホールＩＣ２２の配置に関するθ１,θ２等については、前述の数値には限定されず、設計仕様に応じて種々の変更が可能である。なお、θ２については、余り小さい値とすると（０°に近付くと；θ１は９０°に近付く）、素子Ｑ１,Ｑ２の円周方向の距離が小さくなり、センサマグネット１９の外径は小さくできるが、反面、素子Ｑ１,Ｑ２からの検出信号のパルス周期が小さくなり過ぎ、却って、検出精度が低下する。また、大きい値とすると（９０°に近付くと；θ１は０°に近付く）、マグネット小径化の効果が低減する。従って、本発明者らの実験によれば、概ね３０°（センサマグネット外径：φ２６）〜６０°（同：φ４３）程度の範囲が適当であり、好ましくは４５°±７.５°（同：φ３１〜φ４０）、特に好ましくは４５°±５°（同：φ３３〜φ３８）がバランスが良い。
【００４４】
また、前述の実施例では、インナーロータ型のブラシレスモータを例にとって説明したが、本発明は、ステータの外側にロータを配したアウタロータ型のブラシレスモータにも適用可能である。さらに、前述の実施例では、コラムアシスト式のＥＰＳに使用されるブラシレスモータを示したが、ラック軸と同軸状にモータを配したラックアシスト式や、ラック軸と噛合するピニオンギヤに補助力を付与するピニオンアシスト式のＥＰＳ用モータにも適用可能である。加えて、ＥＰＳや各種車載電動品用のモータのみならず、本発明は、広くブラシレスモータ一般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１であるブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図２】図１のブラシレスモータにおけるセンサ部の構成を示す説明図である。
【図３】図１のブラシレスモータと従来のブラシレスモータ（図９）のホールＩＣの配置を比較した説明図である。
【図４】本発明の他の実施例であるブラシレスモータの構成を示す断面図であり、センサマグネットをモータ部側に配した変形例である。
【図５】ホールＩＣを斜めに配置し、従来と同径のセンサマグネットを用いた場合におけるセンサピッチを従来の構成と比較して示した説明図であり、（ａ）はホールＩＣを斜めに配置した場合、（ｂ）は従来の配置の場合をそれぞれ示している。
【図６】本発明の実施例２であるブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図７】図６のブラシレスモータにおけるセンサ部の構成を示す説明図である。
【図８】図６のブラシレスモータにおけるホールＩＣの配置を示す説明図である。
【図９】従来のブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図１０】図９のブラシレスモータにおけるセンサ部の構成を示す説明図である。
【図１１】図９のブラシレスモータにおけるセンサ部の構成を示す説明図である。
【図１２】図９のブラシレスモータにおけるホール素子の配置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ブラシレスモータ
２    モータ部
３    センサ部
４    ロータ
５    ステータ
６    ハウジング
７    ステータコア
８    巻線
９    ブラケット
１１    ロータシャフト
１２    ロータコア
１３    ロータマグネット
１４    マグネットホルダ
１５ａ,１５ｂ    ベアリング
１６    スプライン部
１７    ジョイント
１８    センサマグネット
１９    センサマグネット
２１    ホールＩＣ
２２    ホールＩＣ（磁気検出装置）
２３    マグネットプレート
２４    基板
２５    ブラシレスモータ
２６    モータ部
２７    センサ部
２８    ロータ
２９    ステータ
３１    ハウジング
３２    ステータコア
３３    巻線
３４    ブラケット
３５    ロータシャフト
３６    ロータコア
３７    ロータマグネット
３８    マグネットホルダ
３８ａ  切欠部
３９    マグネットカバー
４１ａ,４１ｂ    ベアリング
４２    スプライン部
４３    ジョイント
４４    センサマグネット
４５    センサマグネット
４６    ホールＩＣ
４６ａ〜４６ｃ    ホールＩＣ
４７    ホールＩＣ（磁気検出装置）
４８    センサホルダ
４８ａ〜４８ｃ    アーム部
５１    ブラシレスモータ
５２    モータ部
５３    センサ部
５４    ロータ
５５    ステータ
５６    ロータシャフト
５７    ロータコア
５８    マグネットホルダ
５９    ロータマグネット
６１ａ,６１ｂ    ベアリング
６２    巻線
６３    ステータコア
６４    ハウジング
６５    ブラケット
６６    センサマグネット
６７    センサマグネット
６８    ホールＩＣ
６９    ホールＩＣ
７１    マグネットプレート
７２    基板
Ｑ１,Ｑ２    ホール素子（磁気検出素子）
【図１】
2007252096.tif 000003
【図２】
2007252096.tif 000004
【図３】
2007252096.tif 000005
【図４】
2007252096.tif 000006
【図５】
2007252096.tif 000007
【図６】
2007252096.tif 000008
【図７】
2007252096.tif 000009
【図８】
2007252096.tif 000010
【図９】
2007252096.tif 000011
【図１０】
2007252096.tif 000012
【図１１】
2007252096.tif 000013
【図１２】
2007252096.tif 000014