(57)【要約】      （修正有）【課題】ステータ磁界によるロータ磁界の直接サンプリングへの妨害が更に低減されるように改善する電子整流モータを提供する。【解決手段】電子整流モータ１は、ステータ２と、周方向に分布するよう配列され、ロータ磁界を決定する複数の永久磁石４を有するロータ３とを備える。ロータ磁界の直接サンプリングによってロータの位置又は速度を記録し得る少なくとも一つのセンサ５を有し、センサは、ステータ磁界がセンサによってほとんど、好ましくは全く記録されないように、ステータから離して配置され、且つロータとともに移動し、ロータの磁界の少なくとも一部分をセンサに誘導する磁束誘導要素６がロータの前面に配置されている。磁束誘導要素６は、ロータの円周方向に見て、それぞれロータの２つの永久磁石の間に置かれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（２）と、周方向に分布するよう配列され、ロータ磁界を決定する複数の永久磁石（４）を有するロータ（３）とを備える電子整流モータ（１）であって、前記モータ（１）は前記ロータ磁界の直接サンプリングによって前記ロータ（３）の位置又は速度を検出し得る少なくとも一つのセンサ（５）を有し、前記センサ（５）は、ステータ磁界が前記センサ（５）によってほとんど、好ましくは全く検出されないように、前記ステータ（２）から離して配置され、且つ前記ロータ（３）とともに移動し、前記ロータの磁界の少なくとも一部分を前記センサ（５）に誘導する磁束誘導要素（６）が前記ロータ（３）の前面に配置されている電子整流モータ（１）において、前記磁束誘導要素（６）は、前記ロータ（３）の周方向に見て、それぞれ前記ロータ（３）の２つの永久磁石（４）の間に置かれている、ことを特徴とする電子整流モータ（１）。
【請求項２】
前記永久磁石（４）の各々の磁化方向が原則的に前記ロータ（３）の半径方向に直角である、ことを特徴とする請求項１記載の電子整流モータ（１）。
【請求項３】
２つの隣接する永久磁石（４）の間に軟磁性鉄心（８）がそれぞれ配置され、前記磁束誘導要素（６）の各々は、前記ロータ（３）の円周方向に見て、前記軟磁性鉄心（８）の一つの中心に置かれている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の電子整流モータ（１）。
【請求項４】
前記磁束誘導要素（６）の前記ロータ（３）の周方向に測った最大幅（９）が関連する軟磁性鉄心（８）の前記ロータ（３）の周方向に測った幅に相当する、ことを特徴とする請求項３記載の電子整流モータ（１）。
【請求項５】
前記磁束誘導要素（６）はピン状に形成され、前記磁束誘導要素（６）の軸は前記ロータ（３）の軸（７）に平行に整列している、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子整流モータ（１）。
【請求項６】
前記磁束誘導要素（６）は円形断面を有する、ことを特徴とする請求項５記載の電子整流モータ（１）。
【請求項７】
前記磁束誘導要素（６）の長さはそれらの直径に相当する、ことを特徴とする請求項５又は６記載の電子整流モータ（１）。
【請求項８】
前記磁束誘導要素（６）は軟磁性である、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電子整流モータ（１）。
【請求項９】
前記磁束誘導要素（６）は軟磁性スチールからなる、ことを特徴とする請求項８記載の電子整流モータ（１）。
【請求項１０】
前記磁束誘導要素（６）は前記ロータ（３）を包囲するプラスチックスリーブ（１０）の凹部（１１）に埋め込まれている、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電子整流モータ（１）。
【請求項１１】
前記磁束誘導要素（６）は前記ロータ（３）の前記前面に配置された非磁性ディスク（１２）の凹部（１１）に組み込まれている、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電子整流モータ（１）。
【請求項１２】
前記ディスク（１２）が前記ロータ（３）を軸方向に終端することで前記永久磁石（４）及び前記鉄心（８）の軸方向ロックを構成する、ことを特徴とする請求項１１に記載の電子整流モータ（１）。
【請求項１３】
前記ディスク（１２）は同時に前記ロータ（３）のバランスディスクである、ことを特徴とする請求項１１又は１２記載の電子整流モータ（１）。
【請求項１４】
前記ディスク（１２）は非磁性金属、好ましくは非磁性スチールからなる、ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の電子整流モータ（１）。
【請求項１５】
前記磁束誘導要素（６）は前記プラスチックスリーブ（１０）及び／又は前記非磁性ディスク（１２）の凹部（１１）内に磁気的に保持され、好ましくは前記プラスチックスリーブ（１０）及び／又は前記非磁性ディスク（１２）に接着される、ことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の電子整流モータ（１）。
【請求項１６】
一磁束誘導要素（６）と該磁束誘導要素（６）が間に配置される隣接するロータ磁石（４）のそれぞれとの間の間隔、及び前記磁束誘導要素（６）と前記センサ（５）との間の間隔は２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である、請求項１〜１５のいずれかに記載の電子整流モータ（１）。
【請求項１７】
前記センサはホールセンサである、請求項１〜１６のいずれかに記載の電子整流モータ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の一般概念部に記載の、ロータの磁界の直接サンプリングを用いる電子整流モータに関する。このカテゴリーのモータはステータと、周方向に分布されるように配列され、ロータの磁界を決定する複数の永久磁石を有するロータとを備える。更に、モータはロータの磁界の直接サンプリングによってロータの位置又は速度を記録し得るセンサを有し、このセンサは、ステータ磁界がこのセンサによってほとんど、好ましくは全く記録されないように、ステータから離して配置される。磁束誘導要素がロータの前面に配置され、この磁束誘導要素はロータとともに移動し、ロータの磁界の少なくとも一部分をセンサに誘導する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石ロータを有するブラシレスモータの整流のために、ロータの位置を検出する必要がある。この目的のために、ロータに固定された追加の制御磁石をサンプリングするか、或いはロータの永久磁石を直接サンプリングすることができる。直接サンプリングは通常必要とされる設置スペースが不要になり、特に追加の制御磁石のコストを節約できる利点をもたらす。しかしながら、直接サンプリングはステータ磁界がサンプリング中にしばしば大きな妨害を生じるという欠点を伴う。同時に、ロータの磁界のサンプリングは常にステータ磁界の若干のサンプリングを生じ、特に高いステータ電流の場合に、使用されるセンサ信号及び／又はそれらに基づいて計算される整流信号を役にたたなくし得る。
【０００３】
ステータ磁界の影響を低減するためにセンサの位置をステータから外方向にシフトさせる複数の方法が従来知られている。
【０００４】
特許文献１は、ロータのサンプリング部が外部にシフトされた内部ロータを備えるブラシレス直流モータに関する。ロータに対するセンサの近接配置は整流電子回路が設置された制御基板への追加の接触を必要とするという不利を有する。この問題を解決するために、特許文献１によれば、ホールセンサをロータから離して配置した制御基板上に設置し、これらのセンサを導磁性挿入要素によってロータの磁界に接続している。挿入要素によって、ロータからの磁界の一部分がホールセンサよりなる整流送信機に誘導される。挿入要素の端部の磁界強度はロータの直接磁界より低いので、適切に感応するセンサが使用される。この特許文献１から既知の解決方法では、導磁性挿入要素は軸受に固定配置される。
【０００５】
特許文献２もロータの磁界のサンプリングに関する。ロータ磁石の磁界は軸方向から見てステータの外部に配置されたセンサに、少なくとも部分的に軟磁性である導体によって誘導される。軟磁性導体はロータとステータとの間の空隙内又はロータ磁石の外周面におけるステータの歯空間内に配置される。この解決方法でも、軟磁性導体はロータと一緒に回転しない。
【０００６】
同様に、特許文献３はロータの磁石のサンプリングが複数の磁束誘導要素によって確実にされるブラシレス直流モータを示しているが、磁束誘導要素はロータと一緒に回転しないでステータに固定される。
【０００７】
特許文献４も磁束誘導要素が軸受に固定配置される解決方法を示している。ロータの磁石の対向磁極間でロータ磁束を誘導するために誘導要素によってヨークが形成されている。
【０００８】
軸受に固定される磁束誘導要素を用いる上述した方法では、ロータの磁界の一部分だけでなくステータ磁界の一部分も常にセンサに転送される。それゆえ、これらの解決方法は妨害の感受性が相当高い。
【０００９】
特許文献５は直径方向に磁化されたロータ磁石を備えるモータを示している。ロータ磁石の漂遊磁界はロータ軸を取り囲むスリーブ状の軟磁性結合要素によって外方にホールセンサへと誘導される。
【００１０】
特許文献６もこのカテゴリーのモータを示し、ロータ位置の検出の改善に関する。ステータ磁界の影響を低減するために、センサはステータから半径方向に離間した位置に配置される。ロータは金属シートの積層体からなる鉄心を備える。ロータ磁石は鉄心の連続する凹部に挿入される。ロータは一端において非磁性スチール板により終端される。そのスチール板内に磁束誘導要素を挿入してロータの磁石の磁界を磁性体要素に転送し、その磁性体要素がセンサでサンプリングされる。磁束誘導要素は、円周方向に見て、ロータ磁石と同じ位置に配置される。ロータ磁石はステータにできるだけ近接して位置させるべきである。従って、ステータの磁界による影響はこの方法においても存在する。
【００１１】
特許文献７は金属シートの積層体からなる鉄心を有するロータを備えるモータを示す。それぞれ交互の磁化方向を有する複数の永久磁石が鉄心に組み込まれる。ロータ構造は非磁性板で終端される。円周方向で見て永久磁石と同じ位置に、小さな磁性板が非磁性板上又は内に配置される。これらの小さな磁性板がホールセンサによりサンプリングされる。特許文献７から既知のモータにおいても、ステータ磁界によるサンプリング処理の妨害は完全には除外されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＤＥ２９８０２２９７Ｕ１
【特許文献２】ＥＰ１５４２３４４Ａ１
【特許文献３】ＷＯ２００５１１９８８８  Ａ１
【特許文献４】ＤＥ１０２００７０６０２４１  Ａ１
【特許文献５】ＤＥ２００８００２１８０  Ａ１
【特許文献６】ＪＰ２００４１２９４５６
【特許文献７】ＥＰ１１２４３０９  Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、上記のカテゴリーに属するタイプの電子整流モータをステータ磁界によるロータ磁界の直接サンプリングへの妨害が更に低減されるように改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題は請求項１に記載する特徴によって解決される。この請求項によれば、上記のカテゴリーに属するタイプの電子整流モータにおけるこの課題を解決するために、磁束誘導要素の各々を、ロータの周方向に見て、ロータの２つの永久磁石の間に配置することを特徴とする。
【００１５】
この構成によって、使用する一つ又は複数のセンサへのロータ磁界の大幅に改善された転送が達成される。ロータの永久磁石は互いに等間隔で一列に配列するのが好ましい。磁束誘導要素も同様に配置するのが好ましい。ロータの週方向に見て、磁束誘導要素の各々は更にロータのそれぞれ２つの永久磁石の間の中心に配置するのが好ましい。ロータの極数は永久磁石の数に相当する。隣接する永久磁石はそれぞれ互いに反対方向に分極される。ロータは内部ロータとして設計するのが好ましい。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１７】
本発明の特に好ましい実施形態において、永久磁石の各々の磁化方向は原則的にロータの半径方向に直角である。それによって、ロータの磁界の磁束誘導要素による最適な転送が確実になる。永久磁石はロータの軸を中心にスポーク状に配置するのが好ましい。更に、ロータの半径方向に測った永久磁石の高さは、この高さに対して直角方向に測った永久磁石の幅より大きくするのが好ましい。よって、永久磁石の高さはスポークの長さに相当し、永久磁石の幅はスポークの幅に相当する。
【００１８】
本発明の他の好ましい実施形態において、ロータの軟磁性鉄心が２つの隣接する永久磁石の間にそれぞれ配置され、各磁束誘導要素は、周方向に見て、軟磁性鉄心の一つの中心に配置される。この構成によって、センサへの磁界の最適な誘導が保証される。永久磁石は好ましくは均一の幅を有し、よって軟磁性鉄心は、ロータの軸に直角の平面内において、扇形及び／又はくさび形の断面を有する。均一の幅を有する永久磁石は比較的容易に経済的に製造することができる。くさび形の鉄心のために、永久磁石の磁界が最適に影響される。更に好ましくは、軟磁性鉄心と同数の磁束誘導要素が設けられる。
【００１９】
本発明の他の特に好ましい実施形態において、ロータの周方向に測った磁束誘導要素の最大幅が同様にロータの周方向に測ったそれぞれの場所における関連する軟磁性鉄心の幅に相当する。それによって、磁界の高い集中が磁束誘導要素において達成される。これは同時に良いセンサ信号強度を保証する。
【００２０】
本発明の他の好ましい実施形態において、磁束誘導要素はピン状に形成され、それによって磁束誘導要素の軸がロータの軸に平行に整列される。この実施形態はセンサへの磁界の最適な転送も保証する。それらの磁束誘導要素は好ましくは円形断面を有する。従って、それらは好ましくは円柱状に形成される。この実施形態において、磁束誘導要素は経済的に製造できる。代わりに、磁束誘導要素は矩形断面又は長円形断面を有するものとしてもよい。後者の場合、長円形断面の長軸がロータの軸に対して半径方向に整列する場合に特に良い磁界の誘導を達成することができる。更に好ましくは、ピンの長さはそれらの直径に等しくする。
【００２１】
本発明の他の実施形態において、磁束誘導要素は軟磁性材料で形成される。しかしながら、硬磁性磁束誘導要素を使用してもよい。特に好ましくは、磁束誘導要素は軟磁性スチールで製造される。
【００２２】
本発明の他の好ましい実施形態において、磁束誘導要素は好ましくはロータ全体を包むプラスチックシェルの凹部に埋め込まれる。この実施形態では、磁束誘導要素の比較的簡単で費用効率の高い正確な位置決めが達成される。プラスチックシェルは射出成形法によって特に経済的に製造することができる。
【００２３】
代替実施形態において、磁束誘導要素はロータの前面に配置された非磁性ディスクの凹部に組み込まれる。これは、ロータを軸方向に終端することによってディスクが永久磁石及び鉄心の軸方向ロックを形成する場合に特に有利である。この場合には、このディスクは２つの機能を持つ。この文脈において、このディスクが同時にモータのバランスディスクの代わりをするなら特に好ましい。それによって、ロータモジュールの構造が特にコンパクトに維持される。ロータのバランス取りはディスクの外周からの計画的な材料除去によって行われる。従って、ディスクの凹部内に組み込まれる磁束誘導要素はバランス処理により影響されないようにディスクの外周から十分離して位置させなければならない。非磁性ディスクは非磁性金属、特に好ましくは非磁性スチールで製造される。
【００２４】
本発明の他の好ましい実施形態において、磁束誘導要素はプラスチックスリーブの凹部内及び／又は非磁性ディスクの凹部内に磁気的に保持される。この実施形態では、比較的簡単で費用効率の高いアセンブリが得られる。磁束誘導要素の安定性を高めるために、磁束誘導要素はプラスチックスリーブ又は非磁性ディスクに接着してもよい。
【００２５】
本発明の他の特定の実施形態において、磁束誘導要素と該磁束誘導要素が間に配置されるそれぞれの隣接永久磁石との間の距離は２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下にする。このようにすると、磁界の最適な誘導が達成される。更に好ましくは、磁束誘導要素とセンサとの間の距離は２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下にする。これにより最適なサンプリングが保証される。
【００２６】
本発明の他の好ましい実施形態において、センサはホールセンサである。
【００２７】
本発明の他の好ましい実施形態において、磁束誘導要素はロータの軸に対して外方にできるだけ遠く又は内方にできるだけ遠く離して配置される。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態を下記の図面を用いて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による電子整流モータの縦断面図を示す。
【図２】図１の本発明によるモータのロータの斜視図を示す。
【図３】図２のロータの軸方向図を示す。
【図４】図３のロータの磁束誘導要素の代替例を示す図である。
【図５】図４の磁束誘導要素の他の代替例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態による本発明の電子整流モータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下の実施形態において、同じ部分は同じ参照符号で示されている。図の関連説明に何の関係もない参照符号が図中に含まれていても、それより前又は後の図の説明を参照されたい。
【００３１】
図１は本発明の第１の実施形態による本発明の電子整流モータ１の縦断面図を示す。モータ１は外部中空円筒状ロータ２と内部ロータとして設計されたロータ３とを有する。ロータは図２に詳細に示されている。この図には、明瞭のために図１では省略されているシャフト１４も示されている。ロータの軸方向上面図が図３に示されている。
【００３２】
ロータはロータの軸７に関して互いに等間隔にスポーク状に配列された複数の永久磁石４を有する。図３に示すように、永久磁石の各々の磁化方向は原則的にロータの半径方向に対して直角である。よって、隣接する永久磁石は反対の磁極性を有する。隣接する永久磁石の間にそれぞれ１つの軟磁性鉄心８が存在する。図３に示すように、ロータの軸方向に測った永久磁石の高さはこの高さに対して直角方向の永久磁石の幅より大きい。永久磁石の高さは事実上スポークの長さに相当し、永久磁石の幅はスポークの厚さに相当する。永久磁石は均一の幅を有するので、軟磁性鉄心の断面は扇形及び／又はくさび形になる。
【００３３】
図１において右側のロータの前端面に、複数の磁束誘導要素６が配置され、その目的はステータの軸方向の外側に配置されモータの軸受１３に固定されたホールセンサ５にロータの磁界を転送するためである。ロータの位置はホールセンサによって記録される。センサ信号はステータ磁界の整流のために使用される。磁束誘導要素はロータの軸７を中心とする円上に配置される。図３に示すように、磁束誘導要素の各々は、ロータの周方向に見て、２つの隣接する永久磁石４の間に配置される。磁束誘導要素６は事実上、永久磁石の間に位置する鉄心８の中心に置かれる。磁束誘導要素の幅９はロータの軸７からのそれぞれの位置における鉄心の幅に相当する。図示の実施形態において、磁束誘導要素６は円柱状に形成される。それゆえ、それらは円形断面を有する。しかしながら、他の断面も可能である。図４に示すような長円形断面も実際上有利である。この実施形態によれば、永久磁石４の磁界はセンサに最適に転送される。図５は他の実施形態を示し、この実施形態では磁束誘導要素６は矩形断面である。更に、図１に示すように、磁束誘導要素の軸はロータの軸７に平行に整列され、磁束誘導要素の長さはそれらの直径にほぼ相当する
【００３４】
図１−３に示す実施形態において、磁束誘導要素は非磁性スチールディスク１２の凹部１１内に組み込まれる。スチールディスク１２はロータの一端を終端すると同時に、永久磁石４及び軟磁性鉄心８の軸方向固定に使用される。更に、スチールディスク１２はロータのバランスディスクとして使用することもできる。ロータのバランスを取るために、ディスクの外周の適当な場所の材料が例えばレーザによって除去される。従って、磁束誘導要素６はディスクの外周から十分に離す必要がある。
【００３５】
永久磁石４により発生される磁力が磁束誘導要素６に影響を与えるために、ディスク１２の凹部１１内の磁束誘導要素はその場ですでに保持されている。安定性を高めるために、磁束誘導要素はディスクに接着してもよい。
【００３６】
センサ５によるロータ磁界の最適なサンプリングを確実にするために、磁束誘導要素とそれぞれの隣接ロータ磁石との間の間隔及び磁束誘導要素とセンサとの間の間隔はできるだけ小さく維持しなければならない。磁束誘導要素とホールセンサ５との間の無妨害間隔は実施形態では１ｍｍ未満である。磁束誘導要素の幅９はそれぞれの位置における軟磁性鉄心８の幅に相当するので、磁束誘導要素とそれぞれの隣接永久磁石４との間に隙間は存在しない。
【００３７】
他の実施形態が図６に示され、この実施形態では磁束誘導要素６は非磁性スチールディスクに組み込まれないで、プラスチックオーバモールドとして形成された、ロータを覆うプラスチックスリーブ内に組み込まれる。
【００３８】
単一のセンサ５の代わりに数個のセンサを設けてもよい。これらのセンサは例えば円周方向の異なる位置に配置することができる。ホールセンサの代わりにロータ磁界の検出に適した他のセンサを使用してもよい。
【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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【外国語明細書】
2016185062000001.pdf