(57)【要約】【課題】小型化を図ることができるのモータの提供。【解決手段】ステータコア（１ｄ、４１ｄ）と、ロータフレーム（２ａ）と、ホールセンサ素子（３ｂ、３３ｂ）と、基板（３ａ、３３ａ）とを備えるモータ（１０、２０、３０、４０）である。ステータコア（１ｄ、４１ｄ）は、ロータフレーム（２ａ）と対向する主面を備える。基板（３ａ、３３ａ）が、ステータコア（１ｄ、４１ｄ）の主面上に設けられている。ホールセンサ素子（３ｂ、３３ｂ）が、基板（３ａ、３３ａ）の主面上に設けられている。【選択図】図１
2017135792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、ロータフレームと、ホールセンサ素子と、基板を備えるモータであって、
前記ステータコアは、前記ロータフレームと対向する主面を備え、
前記基板が、前記ステータコアの前記主面上に設けられており、
前記ホールセンサ素子が、前記基板の主面上に設けられているモータ。
【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】
ロータと、ロータの一部位と対向するプリント基板とを備えるモータが有る。特許文献１には、穴を有するプリント基板と、この穴に組み込まれたホールセンサとを備えるモータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０８４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、モータの小型化が要求されている。特許文献１に開示されるモータでは、永久磁石とホールセンサとの間においてクリアランスを必要とする等、小型化の余地が有った。
【０００５】
本発明に係るモータは、小型化を図ることができるものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るモータは、
ステータコアと、ロータフレームと、ホールセンサ素子と、基板を備えるモータであって、
前記ステータコアは、前記ロータフレームと対向する主面を備え、
前記基板が、前記ステータコアの前記主面上に設けられており、
前記ホールセンサ素子が、前記基板の主面上に設けられている。
このような構成によれば、ステータコアとロータフレームとの間のスペースにホールセンサ素子を配置するため、スペースを節約することができる。そのため、軸方向に薄型化を図り、小型化することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るモータは、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るモータの断面図である。
【図２】実施の形態２に係るモータの断面図である。
【図３】実施の形態３に係るモータの断面図である。
【図４】実施の形態４に係るモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１を参照して実施の形態１に係るモータについて説明する。図１は、実施の形態１に係るモータの断面図である。
【００１０】
図１に示すように、モータ１０は、ステータ１と、ロータ２と、ホールセンサ３とを含む。
【００１１】
ステータ１は、シャフト１ａと、ベアリング１ｂと、駆動回路基板１ｃと、ステータコア１ｄと、コイル１ｅとを含む。シャフト１ａは、ベアリング１ｂを介して、駆動回路基板１ｃに回転可能に挿入されている。シャフト１ａは、駆動回路基板１ｃの主面から突き出ており、ステータコア１ｄは、例えば、積層した複数枚の電磁鋼板からなり、この電磁鋼板は、シャフト１ａの軸方向（ここでは、Ｚ軸方向）から視ると、シャフト１ａを中心とする円板部（図示略）と、この円板部から放射状に延びる複数の棒状部（図示略）とを有する形状を有する。ステータコア１ｄは、シャフト１ａに軸受（図示略）を介して支持されており、シャフト１ａにおける駆動回路基板１ｃ側の根元から先端までの中途に位置する。コイル１ｅは導電性を有する材料からなる線、例えば、銅線を巻き回すことによって形成される。複数のコイル１ｅは、例えば、ステータコア１ｄにおいてシャフト１ａから所定の距離を空けた箇所に配置されており、シャフト１ａを中心として点対称に配置されてもよい。複数のコイル１ｅは、電源（図示略）に供給されており、必要に応じて、ロータ２を回転させるための電流を供給される。電流を供給されると、複数のコイル１ｅは磁場を発生させる。ロータ２の回転に応じて、電流の大きさ、タイミング等を適宜変更してもよい。
なお、駆動回路基板１ｃの代わりに、フレームを利用してもよい。
【００１２】
ロータ２は、ロータフレーム本体２ａと、ロータフレーム側壁部２ｂと、永久磁石２ｃとを含む。ロータフレーム本体２ａは、例えば、円板であり、その中心は、シャフト１ａの先端において回転可能に支持されている。ロータフレーム本体２ａは、ステータ１に対して相対的に回転することができる。ロータフレーム側壁部２ｂは、例えば、ロータフレーム本体２ａの周縁に沿って、駆動回路基板１ｃ側に延びるように形成されている円筒状壁部である。永久磁石２ｃは、ロータフレーム側壁部２ｂの内壁面に、複数設置されている。
【００１３】
ホールセンサ３は、基板３ａと、ホールセンサ素子３ｂと、磁石３ｃとを含む。
基板３ａは、ステータコア１ｄの主面に設けられ、ロータフレーム本体２ａと対向している。基板３ａは、シャフト１ａから所定の間隔を空けた位置に位置し、シャフト１ａから基板３ａまでの間隔は、シャフト１ａからコイル１ｅまでの間隔よりも短い。基板３ａは、コイル１ｅよりも、ロータフレーム本体２ａの内径側に存在する。
ホールセンサ素子３ｂは、基板３ａの主面に設けられ、ロータフレーム本体２ａと対向する主面に設けられている。ホールセンサ素子３ｂは、基板３ａの主面上において、シャフト１ａから所定の間隔を空けて配置されている。
磁石３ｃは、ロータフレーム本体２ａにおいて、ステータコア１ｄと対向する主面に設けられている。磁石３ｃは、ロータフレーム本体２ａ上において、シャフト１ａから所定の間隔を空けて配置されている。磁石３ｃとシャフト１ａとの間隔は、ホールセンサ素子３ｂとシャフト１ａとの間隔と同じであるとよい。ロータ２が所定の角度になるまで回転すると、磁石３ｃは、ホールセンサ素子３ｂと対向する。このとき、磁石３ｃがホールセンサ素子３ｂ近傍の磁界に影響を与えるため、ホールセンサ素子３ｂは、その磁界の変化を検出することができる。
【００１４】
ここで、モータ１０を駆動させるための電流を、コイル１ｅに供給する。すると、コイル１ｅに磁界が発生し、発生した磁界が永久磁石２ｃに作用し、永久磁石２ｃが所定の方向に移動するような力を与えられる。これらによって、ロータ２がシャフト１ａを中心としてステータ１に対して回転する。モータ１０は、ブラシレスＤＣ（直流）モータの形式であるとよい。
【００１５】
以上、実施の形態１に係るモータによれば、ステータコア１ｄにおいてロータフレーム本体２ａと対向する主面に設けられている基板３ａに、ホールセンサ素子３ｂを設けている。したがって、ステータコア１ｄとロータフレーム本体２ａとの間のスペースにホールセンサ素子３ｂを配置するため、スペースを節約することができる。そのため、実施の形態１に係るモータは、小型化することができ、特に、軸方向に薄型化を図ることができる。
【００１６】
（実施の形態２）
図２を参照して実施の形態２に係るモータについて説明する。図２は、実施の形態２に係るモータの断面図である。実施の形態２に係るモータは、磁気遮蔽板を含むところを除いて、実施の形態１に係るモータと共通する構成を有する。共通する構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
【００１７】
図２に示すように、モータ２０は、ステータ１と、ロータ２と、ホールセンサ２３とをふくむ。ホールセンサ２３は、基板３ａと、ホールセンサ素子３ｂと、磁石３ｃと、磁気遮蔽板３ｄを含む。磁気遮蔽板３ｄは、磁気を遮蔽する機能を有する板状体であればよく、このような板状体として、例えば、板金が挙げられる。磁気遮蔽板３ｄは、基板３ａの周囲を囲むように、ステータコア１ｄに設置されている。磁気遮蔽板３ｄが、基板３ａとその外部との間において磁気を遮蔽するため、ホールセンサ素子３ｂは、コイル１ｅ及び永久磁石２ｃ等による磁気の影響を抑制したまま、ホールセンサ素子３ｂ近傍の磁界を検出できる。そのため、ホールセンサ素子３ｂは、磁石３ｃによる磁界の変化を精度良く検出することができる。
【００１８】
以上、実施の形態２に係るモータによれば、実施の形態１に係るモータと同様に、ステータコア１ｄとロータフレーム本体２ａとの間のスペースにホールセンサ素子３ｂを配置するため、スペースを節約することができる。そのため、実施の形態２に係るモータは、小型化することができ、特に軸方向に薄型化を図ることができる。
【００１９】
さらに、実施の形態２に係るモータによれば、磁気遮蔽板３ｄが、基板３ａとその外部との間において磁気を遮蔽するため、ホールセンサ素子３ｂは、磁石３ｃによる磁界の変化を精度良く検出することができる。
【００２０】
（実施の形態３）
図３を参照して実施の形態３に係るモータについて説明する。図３は、実施の形態３に係るモータの断面図である。実施の形態３に係るモータは、ホールセンサを除いて、実施の形態１に係るモータと共通する構成を有する。共通する構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
【００２１】
図３に示すように、モータ３０は、ステータ１と、ロータ２と、ホールセンサ３３とを含む。ホールセンサ３３は、基板３３ａと、ホールセンサ素子３３ｂと、磁石３３ｃと、磁気遮蔽板３３ｄとを含む。
【００２２】
基板３３ａは、ステータコア１ｄにおいて、ロータフレーム本体２ａと対向する主面に設けられている。基板３３ａは、コイル１ｅからステータコア１ｄの外周縁までの間に位置する。基板３３ａは、コイル１ｅよりも、ロータフレーム本体２ａの外径側に存在する。
【００２３】
ホールセンサ素子３３ｂは、基板３３ａにおいて、ロータフレーム本体２ａと対向する主面に設けられている。ホールセンサ素子３３ｂは、基板３３ａ上において、シャフト１ａから所定の間隔を空けて配置されている。
【００２４】
磁石３３ｃは、ロータフレーム本体２ａにおけるステータコア１ｄと対向する主面に設けられている。磁石３３ｃは、ロータフレーム本体２ａ上において、シャフト１ａから所定の間隔を空けて配置されている。磁石３３ｃとシャフト１ａとの間隔は、ホールセンサ素子２３ｂとシャフト１ａとの間隔と同じであるとよい。
【００２５】
磁気遮蔽板３３ｄは、磁気を遮蔽する、又は、磁気の通過を抑制する機能を有する板状体であればよく、例えば、板金である。磁気遮蔽板３３ｄは、基板３３ａの周囲を囲むように、ステータコア１ｄに設置されている。磁気遮蔽板３３ｄが、基板３３ａとその外部との間において磁気を遮蔽するため、ホールセンサ素子３３ｂは、コイル１ｅ等による磁気の影響を抑制したまま、ホールセンサ素子３３ｂ近傍の磁界を検出できる。そのため、ホールセンサ素子３３ｂは、磁石３３ｃによる磁界の変化を精度良く検出することができる。
【００２６】
ここで、ロータ２が所定の角度まで回転すると、磁石３３ｃは、ホールセンサ素子３３ｂと対向する。このとき、磁石３３ｃがホールセンサ素子３３ｂ近傍の磁界に影響を与えるため、ホールセンサ素子３３ｂは、その磁界の変化を検出することができる。
ホールセンサ素子３３ｂ及び磁石３３ｃの位置がステータコア１ｄの外周縁に近くなるほど、ロータ２の回転角度の差異に基づくホールセンサ素子３３ｂと磁石３３ｃとの距離が大きくなる。そのため、ホールセンサ素子３３ｂによる検出精度がより良好である。
【００２７】
以上、実施の形態３に係るモータによれば、実施の形態１に係るモータと同様に、ステータコア１ｄとロータフレーム本体２ａとの間のスペースにホールセンサ３３を配置するため、スペースを節約することができる。そのため、実施の形態３に係るモータは、小型化することができ、軸方向に薄型化を図ることができる。
【００２８】
さらに、実施の形態３に係るモータによれば、磁気遮蔽板３３ｄが、基板３３ａとその外部との間において磁気を遮蔽しているため、ホールセンサ素子３３ｂは、磁石３３ｃによる磁界の変化を精度良く検出することができる。また、実施の形態３に係るモータによれば、実施の形態１に係るモータと比較して、ホールセンサ素子３３ｂ及び磁石３３ｃの位置がステータコア１ｄの外周縁に近く、ロータ２の回転角度の差異に基づくホールセンサ素子３３ｂと磁石３３ｃとの距離が大きい。そのため、ホールセンサ素子３３ｂによる検出精度がより良好である。
【００２９】
（実施の形態４）
図４を参照して実施の形態４に係るモータについて説明する。図４は、実施の形態４に係るモータの断面図である。実施の形態４に係るモータは、配線と、孔を有するステータコアとを含むところを除いて、実施の形態２に係るモータと共通する構成を有する。共通する構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
【００３０】
図４に示すように、モータ４０は、ステータ４１と、ロータ２と、ホールセンサ２３とを含む。ステータ４１は、シャフト１ａと、ベアリング１ｂと、駆動回路基板１ｃと、ステータコア４１ｄと、コイル１ｅと、配線４１ｈとを含む。
【００３１】
ステータコア４１ｄは、例えば、積層した電磁鋼板からなる円板であり、シャフト１ａにおける駆動回路基板１ｃ側の根元から先端までの間に支持されている。ステータコア４１ｄは、配線通過孔１ｆと、バランス用孔１ｇとを含む。ステータコア４１ｄは、例えば、積層した複数枚の電磁鋼板からなり、この電磁鋼板は、シャフト１ａの軸方向（ここでは、Ｚ軸方向）から視ると、シャフト１ａを中心とする円板部（図示略）と、この円板部から放射状に延びる複数の棒状部（図示略）とを有する形状を有する。ステータコア４１ｄは、シャフト１ａに軸受（図示略）を介して支持されており、シャフト１ａにおける駆動回路基板１ｃ側の根元から先端までの間に位置する。
【００３２】
配線４１ｈは、ホールセンサ３の基板３ａと、駆動回路基板１ｃとを電気的に接続する。配線４１ｈは、ホールセンサ３の基板３ａから、配線通過孔１ｆを通過して、駆動回路基板１ｃに到達するように、配置される。配線４１ｈは、ホールセンサ３の基板３ａから、駆動回路基板１ｃに、電気信号を導く。
ロータ２が回転するときにおいてバランスが取れるように、配線通過孔１ｆの数及び位置に応じて、バランス用孔１ｇを形成するとよい。配線通過孔１ｆと、バランス用孔１ｇとの合計数は、少なくとも４つであり、モータ４０の極数に応じて適宜変更するとよい。
配線通過孔１ｆは、配線４１ｈを通過させるものの、基板３ａとステータコア１ｄとがホールセンサ素子３ｂから遮蔽し得るため、モータ４０の磁気回路に影響を与えることを抑制する。
【００３３】
以上、実施の形態４に係るモータによれば、実施の形態２に係るモータと同様に、ステータコア４１ｄとロータフレーム本体２ａとの間のスペースにホールセンサ素子３ｂを配置するため、スペースを節約することができる。そのため、実施の形態４に係るモータは、小型化することができ、軸方向に薄型化を図ることができる。
【００３４】
さらに、実施の形態４に係るモータによれば、配線通過孔１ｆは、配線４１ｈを通過させるものの、基板３ａとステータコア４１ｄとがホールセンサ素子３ｂから遮蔽し得るため、モータ４０の磁気回路に影響を与えることを抑制する。その結果、ホールセンサ素子３ｂは、磁石３ｃによる磁界の変化を精度良く検出することができる。
【００３５】
上記した実施の形態１〜４に係るモータは、小型化、特に軸方向において薄型化することができるため、特にウェアラブルロボットに搭載させる好適である。ウェアラブルロボットの小型化、及び、小型化に伴う軽量化を図ることができるからである。また、ウェアラブルロボットとして、例えば、歩行利用ロボットが挙げられる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、モータ１０、２０、３０、４０において、コイル１ｅ、永久磁石２ｃ等の各構成要素の数、位置、サイズ、形状等は、希望するモータの方式に応じて、適宜変更してよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０、２０、３０、４０  モータ
１、４１  ステータ                          １ｄ、４１ｄ  ステータコア
２  ロータ
３、２３、３３  ホールセンサ
３ａ、３３ａ  基板
３ｂ、２３ｂ、３３ｂ  ホールセンサ素子
【図１】
2017135792.tif 000003
【図２】
2017135792.tif 000004
【図３】
2017135792.tif 000005
【図４】
2017135792.tif 000006