(57)【要約】【課題】本発明は、位置検出用磁石を使用せずに、ロータコアに取り付けられた永久磁石から発生している磁束を確実に位置検出手段に鎖交させ、ロータ位置を確実に検出することによって、信頼性の高いモータを提供することを目的とする。【解決手段】永久磁石３１に、モータが回転するための磁束を発生する径方向磁極部３１ａと、位置検出手段２１でロータ３０の位置を検出するための磁束を発生する軸方向磁極部３１ｂを設け、軸方向磁極部３１ｂを軸方向に着磁する。【選択図】図１
2007110864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティースと前記ティースを連結する環状のヨークとからなるステータコアと前記ティースに施された巻線とからなるステータと、前記ステータの内周に回転自在に保持され、永久磁石とロータコアとからなるロータと、前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段を有し、前記ロータの回転位置に合わせて前記巻線に電流を通電するための回路基板により構成され、前記位置検出手段に対抗する側の前記永久磁石の軸方向端面が、軸方向に着磁されていることを特徴としたモータ。
【請求項２】
位置検出手段に対抗する側のロータ軸方向端部において、永久磁石の軸方向長さがロータコアの軸方向長さよりも長いことで、前記永久磁石が軸方向に突出していることを特徴とした請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
複数のティースと前記ティースを連結する環状のヨークとからなるステータコアと前記ティースに施された巻線とからなるステータと、前記ステータの内周に回転自在に保持され、永久磁石とロータコアとからなるロータと、前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段を有し、前記ロータの回転位置に合わせて前記巻線に電流を通電するための回路基板により構成され、位置検出手段に対抗する側のロータ軸方向端部において、永久磁石の軸方向長さがロータコアの軸方向長さよりも長いことで、前記永久磁石が軸方向に突出しており、前記突出部における同一の回転方向位置における内周面と外周面の磁極が同極となるように着磁されていることを特徴としたモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータを図４と図５に示す。
【０００３】
図４は、従来の集中巻方式のブラシレスモータを表しており、ステータ４０とロータ５０から構成されている。
【０００４】
ステータ４０は、ステータコア４１と、絶縁物４２を介してステータコア４１に施されたコイル４３と、端子４４と、回路基板４５と、これら全部あるいは一部を樹脂で封止する樹脂モールド４６と、ブラケット４７とから成る。コイル４３としては、通常３相コイルが施される。また、回路基板４５には、モータを運転するために必要な各種素子が実装されている。
【０００５】
ロータ５０は、ステータ４０の内側に、シャフト５３を介して回転自在に保持され、永久磁石５１とロータコア５２とシャフト５３とから成る。尚、図４は、ロータコア５２の表面に永久磁石５１を設けた、表面磁石型ロータを示している。
【０００６】
ロータ５０はステータ４０に施されたコイル４３に流れる電流による磁界によって、シャフトを中心にして回転する。モータを運転する際、ロータ５０の位置に応じて電流を制御する必要があるため、ロータ５０の位置を検出する手段が必要となる。
【０００７】
従来、高価な半導体素子などを使用することができない多くのモータでは、ロータ５０の位置を、回路基板４５に取り付けられたホール素子やホールＩＣなどの位置検出手段６１を使用して検出していた。このとき、ロータ５０に取り付けられた永久磁石５１と、位置検出手段６１との距離が非常に近い場合は、永久磁石５１から発生している、ロータ５０を回転させるための主磁束を検出することが可能であるが、ステータ４０から突出しているコイル４３、すなわちコイルエンドが存在するために、前記距離を近くすることには限界がある。また、永久磁石５１と、位置検出手段６１との距離が非常に近いということは、すなわちステータ４０と位置検出手段６１との距離も近いということであり、コイル４３による磁束の影響によって、位置検出精度が低下する問題があった。
【０００８】
そのため、図５に示すように、ロータ５０とは別に、位置検出用磁石６２を取り付け、この位置検出用磁石６２を軸方向に着磁することで、位置検出手段６１に確実に磁束が鎖交し、位置検出精度を確実にする方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−２９９２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記従来のモータにおいては、ロータ５０と位置検出用磁石６２とが別の部品であることから、ロータコア５２に取り付けられた永久磁石５１と位置検出用磁石６２との位置関係にばらつきが発生し、これによって位置検出精度が低下することがある。さらには、ロータ５０の組立工数が増加するという問題がある。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであり、位置検出手段に対抗する側の永久磁石の軸方向端面を軸方向に着磁し、さらに永久磁石をロータコアから、軸方向に突
出させる、あるいはロータコアから軸方向に突出した永久磁石の内周面と外周面の磁極が、同極となるように着磁されていることによって、位置検出用磁石を使用せずに、ロータコアに取り付けられた永久磁石から発生している磁束を確実に位置検出手段に鎖交させ、信頼性の高いモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、位置検出手段に対抗する側の永久磁石の軸方向端面を軸方向に着磁し、さらに永久磁石をロータコアから軸方向に突出させている。また、ロータコアから軸方向に突出した永久磁石の内周面と外周面の磁極が、同極となるように着磁されている。これらのことにより、ロータコアに取り付けられた永久磁石から発生する磁束の一部を回路基板に取り付けられた位置検出手段に確実に鎖交させることが可能となり、ロータ位置を確実に検出できることから、信頼性の高いモータを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本願の請求項１に記載の発明によれば、位置検出手段に対抗する側の永久磁石の軸方向端面が、軸方向に着磁されており、前記永久磁石端面から発生する磁束の向きが前記位置検出手段の方向を向いているために、前記位置検出手段に確実に磁束が鎖交するので、ロータの位置を確実に検出できて、信頼性の高いモータを得ることができる。
【００１３】
本願の請求項２に記載の発明によれば、位置検出手段に対抗する側のロータ軸方向端部において、永久磁石の軸方向長さがロータコアの軸方向長さよりも長いことで、前記永久磁石が軸方向に突出していることを特徴とした請求項１に記載のモータであって、前記永久磁石が軸方向に発生している磁束のうち、前記ロータコアに鎖交する磁束が減少するために、前記位置検出手段に鎖交する磁束が増加し、ロータの位置を確実に検出できて、信頼性の高いモータを得ることができる。
【００１４】
本願の請求項３に記載の発明によれば、位置検出手段に対抗する側のロータ軸方向端部において、永久磁石の軸方向長さがロータコアの軸方向長さよりも長いことで、前記永久磁石が軸方向に突出しており、前記突出部における同一の回転方向位置における内周面と外周面の磁極が同極となるように着磁されていることで、前記永久磁石内周面と外周面から発生し、軸方向に磁路を形成している磁束の向きが同一となることから、前記位置検出手段に鎖交する磁束が増加し、ロータの位置を確実に検出できて、信頼性の高いモータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
上記の課題を解決するために請求項１に記載のモータは、複数のティースと前記ティースを連結する環状のヨークとからなるステータコアと前記ティースに施された巻線とからなるステータと、前記ステータの内周に回転自在に保持され、永久磁石とロータコアとからなるロータと、前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段を有し、前記ロータの回転位置に合わせて前記巻線に電流を通電するための回路基板により構成され、前記位置検出手段に対抗する側の前記永久磁石の軸方向端面が、軸方向に着磁されていることを特徴としたモータであり、前記永久磁石端面から発生する磁束の向きは前記位置検出手段の方向を向いていることとなるために、前記位置検出手段に鎖交する磁束が増加し、ロータの位置を確実に検出することが可能となる。
【００１６】
また、請求項２に記載のモータは、位置検出手段に対抗する側のロータ軸方向端部において、永久磁石の軸方向長さがロータコアの軸方向長さよりも長いことで、前記永久磁石が軸方向に突出していることを特徴とした請求項１に記載のモータであり、前記永久磁石の端面と前記ロータコアとの距離が大きくなることによって、前記永久磁石が軸方向に発
生している磁束のうち、前記ロータコアに鎖交する磁束が減少し、その結果、前記位置検出手段に鎖交する磁束が増加し、ロータの位置を更に精度良く検出可能となる。
【００１７】
請求項３に記載のモータは、複数のティースと前記ティースを連結する環状のヨークとからなるステータコアと前記ティースに施された巻線とからなるステータと、前記ステータの内周に回転自在に保持され、永久磁石とロータコアとからなるロータと、前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段を有し、前記ロータの回転位置に合わせて前記巻線に電流を通電するための回路基板により構成され、位置検出手段に対抗する側のロータ軸方向端部において、永久磁石の軸方向長さがロータコアの軸方向長さよりも長いことで、前記永久磁石が軸方向に突出しており、前記突出部における同一の回転方向位置における内周面と外周面の磁極が同極となるように着磁されていることを特徴としたモータであり、前記永久磁石内周面と外周面から発生する磁束は、径方向から軸方向に向きを変えるように磁路を形成するが、このとき、径方向に流れる磁束の向きが同一となるので、前記永久磁石内周面と外周面を結ぶ磁路は形成されないことになる。そのために、前記位置検出手段に鎖交する磁束が増加し、ロータの位置を確実に検出可能となる。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の第一の実施例を適応した、集中巻方式のブラシレスモータを示している。図１に示したように、本発明のモータは、ステータ１０とロータ３０からなり、ステータ１０は、ステータコア１１と、絶縁物１２を介してステータコア１１に施されたコイル１３と、端子１４と、回路基板１５と、これら全部あるいは一部を樹脂で封止する樹脂モールド１６と、ブラケット１７から成る。コイル１３としては、通常３相コイルが施される。また、回路基板１５には、位置検出手段２１と、その他のモータを運転するために必要な各種素子が実装されている。
【００１９】
ロータ３０は、永久磁石３１と、ロータコア３２とシャフト３３から成る。ロータ３０は、ステータ１０の内側に、ステータ１０と同心円状に、軸受３４とシャフト３３を介して回転自在に保持されている。永久磁石３１は、モータが回転するための磁束を発生する径方向磁極部３１ａと、位置検出手段２１でロータ３０の位置を検出するための磁束を発生する軸方向磁極部３１ｂを有している。尚、図１は、ロータコア３２の表面に永久磁石３１が儲けられている表面磁石型ロータを示している。
【００２０】
ロータ３０はステータ１０に施されたコイル１３に流れる電流による磁界によって、シャフト３３を中心にして回転する。このとき、位置検出手段２１によってロータ３０の位置を検出し、ロータ３０の位置に応じて電流を制御する。
【００２１】
永久磁石３１は、ロータ３０が回転するために、十分な回転磁束を径方向に発生することが必要であり、一方、位置検出手段２１としてホール素子やホールＩＣなどを使用する場合を考えると、ロータ３０の位置を検出するために必要な磁束量は、回転磁束に比べると一般的に小さくなる。そのため、軸方向磁極部３１ｂが占める軸方向長さを、径方向磁極部３１ａの軸方向長さに比べて非常に小さくすることが可能となる。このことは、軸方向磁極部３１ｂを設けることによる、トルク定数などのモータ性能低下が極めて小さいことを表している。
【００２２】
ここで、永久磁石３１から発生する磁束が径方向のみの場合、発生した磁束の多くはステータコア１１に鎖交しようとする。従って、位置検出手段２１に鎖交可能な磁束は、ステータコア１１に鎖交せずに漏れている漏れ磁束のみとなる。この漏れ磁束は、永久磁石３１の表面からロータコア３２に向かって磁路を形成することになるが、空気は磁気抵抗が大きいために、永久磁石３１から距離が離れる程、磁束は大幅に減少し、その結果、ロータ３０の位置を検出するに十分な磁束が位置検出手段２１に鎖交しないこととなる。
【００２３】
一方、軸方向磁極部３１ｂを設けた場合には、位置検出手段２１の方向に磁束が発生することになり、この磁束は、異極の軸方向磁極部３１ｂ同士を結ぶ磁路を形成することになる。このとき、磁束の向きが軸方向となっていることによって、軸方向磁極部３１ｂが無い場合よりも、永久磁石３１から距離が離れた位置でも磁束が流れるようになる。従って、位置検出手段２１でロータ３０の位置を確実に検出できることが可能となる。
【００２４】
このとき、永久磁石３１と位置検出手段２１の距離によって軸方向磁極部３１ｂの磁極強さや軸方向長さを変えれば良い。また、モータ性能の低下を最小とするためには、径方向のみの時の漏れ分だけ軸方向磁極部３１ｂを設けることが好ましい。
【００２５】
図２は、永久磁石３１がロータコア３２から軸方向に突出し、軸方向突出部３１ｃを有している場合を示している。この場合には、軸方向突出部３１ｃから軸方向に発生する磁束がロータコア３２に鎖交しにくくなるために、図１に示した形状よりも更に位置検出手段２１における鎖交磁束が増加し、よりロータ３０の位置検出精度を向上することが可能となる。
【実施例２】
【００２６】
図３は、本発明の第二の実施例を適応した、集中巻方式のブラシレスモータを示している。図３は、永久磁石３１がロータコア３２から軸方向に突出した軸方向突出部３１ｄを有し、かつ軸方向突出部３１ｄにおける同一の回転方向位置における内周面と外周面の磁極が同極となるように着磁されているものである。その他の構成要素については図１と同様であり、説明を割愛する。
【００２７】
軸方向突出部３１ｄの内周面と外周面から発生する磁束は、径方向から位置検出手段２１に向かう軸方向に向きを変えるように磁路を形成する。このとき、径方向に流れる磁束の向きは同一となり、軸方向突出部３１ｄの内周面と外周面を結ぶ磁路は形成されないことになる。そのために、軸方向に着磁を行っていない場合においても軸方向に多くの磁束が流れることとなり、位置検出手段２１に鎖交する磁束が増加する。また、このことによりロータ３０の位置を精度良く検出可能となる。
【００２８】
尚、上記全ての実施例においては、集中巻方式のブラシレスモータを例として説明を行っているが、ロータ３０の位置を検出することが必要な全てのモータに対して適用可能な発明であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のモータは、確実にロータ位置を検出してモータを駆動することが可能なものであり、信頼性が要求される用途や、ロータ位置検出精度の低下によって発生する特性劣化、振動や騒音の発生が問題となる用途などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１における第１の形態を示したモータの断面図
【図２】本発明の実施例１における第２の形態を示したモータの断面図
【図３】本発明の実施例２におけるモータの断面図
【図４】従来例における第１の形態を示したモータの断面図
【図５】従来例における第２の形態を示したモータの断面図
【符号の説明】
【００３１】
１０  ステータ
１１  ステータコア
１２  絶縁物
１３  コイル
１４  端子
１５  回路基板
１６  モールド
１７  ブラケット
２１  位置検出手段
３０  ロータ
３１  永久磁石
３１ａ  径方向磁極部
３１ｂ  軸方向磁極部
３２  ロータコア
３３  シャフト
３４  軸受
【図１】
2007110864.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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