(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータが、ヨーク部と、隣接する歯先が接合するように成形されるティース部とに分割可能に構成されると共に、ホール素子又はホールＩＣ等の磁極検出器を用いてロータ磁極の位置を検出するようにした永久磁石同期モータにおいて、
前記ティース部の極歯の歯先間に凹部を設け、前記凹部に前記磁極検出器を取り付けるようにしたことを特徴とする永久磁石同期モータ。
【請求項２】
ステータが、ヨーク部と、隣接する歯先が接合するように成形されるティース部とに分割可能に構成されると共に、ホール素子又はホールＩＣ等の磁極検出器を用いてロータ磁極の位置を検出するようにした永久磁石同期モータにおいて、
前記ティース部の極歯の歯先間にモータの軸方向の溝を設け、前記溝に前記磁極検出器を取り付けるようにしたことを特徴とする永久磁石同期モータ。
【請求項３】
ロータがステータの内方に対向して所定間隔を隔てて配置され、前記凹部または溝は、前記ティース部の極歯の歯先間の外周側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の永久磁石同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータが、ヨーク部と、隣接する歯先が接合するように成形され、スロットが中心方向に向かって閉じた形状のティース部とに分割可能に構成されると共に、ホール素子等の磁極検出器を用いてロータ磁極の位置を検出するようにしたブラシレスＤＣモータ又はＡＣサーボモータ等の永久磁石同期モータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスＤＣモータ又はＡＣサーボモータ等の永久磁石同期モータにおいては、ロータが永久磁石界磁であり、ロータの磁極位置を検出してステータの電機子電流を変化させてロータを回転させるようにしている。
このロータの磁極位置を検出する手段として、ホール素子やレゾルバ、光エンコーダや、ホール素子と比較器より成るホールＩＣ及び磁気抵抗素子等が用いられている。
ホール素子は安価で、しかもロータの磁極を直接検出することができ、或いは界磁磁石とは別にロータに取り付けた磁極検出用の磁石を使い、その磁束変化を検出することによりロータの磁極位置を検出することができるので、永久磁石同期モータにおいて多用され、また、最近では、ホールＩＣも使用されるようになってきている。
【０００３】
このホール素子、或いはホールＩＣ等の磁極検出器を取り付けた従来の永久磁石同期モータについて図３を用いて説明する。
図３は、上記従来のモータのステータやロータ等の主要構成を示す斜視図である。
図３に示すように、当該従来の永久磁石同期モータ３０は、主要構成としてステータ２０と、ロータ２４（界磁磁石）と、磁気検出器２６ａ〜２６ｃとを備えている。また、同図は、ステータ２０の側面に磁気検出器２６ａ〜２６ｃを取り付けて、ロータ２４の磁極の位置を検出する永久磁石同期モータ３０の例を示している。
【０００４】
この従来の永久磁石同期モータ３０に用いるステータ２０は、ティース部２１とヨーク部２２が分離可能な２分割構成で、しかも、ティース部２１は、ティース部２１の各極歯２３ａ〜２３ｆの隣り合うもの同士が歯先の先端の両側でつながっており、つまり、ティース部２１のスロット２５ａ〜２５ｆは中心方向に向かって閉じた形状となっている。
また、ステータ２０は、電磁鋼板を積層してあり、電機子コイル２９ａ〜２９ｆは、ティース部２１の各極歯２３ａ〜２３ｆ毎に巻かれている。
なお、図３において、３１はロータシャフトである。
【０００５】
この従来の永久磁石同期モータ３０の磁気検出器２６ａ〜２６ｃは、ロータ２４である界磁磁極端の漏れ磁場を検知することによりロータ２４の磁極の位置の検出を行う。
即ち、ロータ２４が回転すると、各磁極の漏れ磁束は、磁極位置に応じて変化する。これを磁気検出器２６ａ〜２６ｃが検出し、電気信号に変換して、電機子電流を制御するためのＩＣ（図示せず）に送られる。
ＩＣは、図３に示す３つの磁気検出器２６ａ〜２６ｃからの信号により、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の電機子電流を変化させていく。従って、電機子コイル２９ａ〜２９ｆによるティース部２１の各極歯２３ａ〜２３ｆの励磁とロータ２４の磁極の位置が同期するように、磁気検出器２６ａ〜２６ｃがステータ２０の側面に固定されている。
なお、このように永久磁石同期モータ３０の軸方向の漏洩磁束を検出する方法の他に、回転力を発生する界磁磁石とは別に、上記したようにロータ２４に検出用の磁石を取り付ける方法もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にブラシレスＤＣモータやＡＣサーボモータ等の永久磁石同期モータは、小形化と高効率化への要求が大きく、各極歯毎にコイルを集中して巻いたステータが多く実用に供されている。コイルを各極歯へ集中的に巻くことにより、これまでの巻線よりもスロット内の巻線占積率（巻線の占有率）が向上し、軸方向のコイル厚も減少する。
しかし、上記したように、ステータの側面に磁気検出器を取り付けることは、軸方向へ永久磁石同期モータを大きくすることになり、モータの小形化への要求に反するという問題がある。
【０００７】
一方、従来の永久磁石同期モータでは、上述したように、電機子コイルによるティース部の各極歯の励磁とロータの磁極の位置が同期するように、磁気検出器がステータの側面に固定されているが、このためには、磁気検出器からのロータの磁極位置の検出信号ができるだけ正確に電気角度１２０度の位相差となるように、磁気検出器を配置しなければならない。
なお、当該従来例では、ロータの磁極数は４、スロット数は６のモータであるので、実際に磁気検出器を配置する機械的な角度（機械角）は図３に示すように６０度である。
【０００８】
従って、磁気検出器は、永久磁石同期モータの整流に相当するので、ロータの磁極位置に応じて精度良く電機子コイルに電機子電流を与えるためには、磁気検出器を精度良く固定しなければならない。
そのため、プリント基板等の位置決め部品が必要になるが、プリント基板等を取り付けると軸方向に永久磁石同期モータのモータ長が大きくなり、モータ自身の小形化の妨げになるという問題が発生する。
本発明は、上記課題（問題点）を解決し、磁気検出器の位置決め部品が不要で、磁気検出器の取り付け空間をなくすことにより、モータの小形化の要求を充足するようにした永久磁石同期モータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の永久磁石同期モータは、上記課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、ステータが、ヨーク部と、隣接する歯先が接合するように成形されるティース部とに分割可能に構成されると共に、ホール素子又はホールＩＣ等の磁極検出器を用いてロータ磁極の位置を検出するようにした永久磁石同期モータにおいて、前記ティース部の極歯の歯先間に凹部を設け、前記凹部に前記磁極検出器を取り付けるように構成した。
このように、ティース部を一体的に成形する際に、磁気検出器を取り付けるための凹部を予め設けておくことにより、磁気検出器をその凹部に固定すれば良く、従って、簡易に磁気検出器を取り付けることができるようになるので、プリント基板等の磁気検出器の位置決め部品が不要となる。
また、上記凹部に磁気検出器を収納するようにしておくと、磁気検出器のための空間が不要になり、モータの小形化が可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の永久磁石同期モータでは、ステータが、ヨーク部と、隣接する歯先が接合するように成形されるティース部とに分割可能に構成されると共に、ホール素子又はホールＩＣ等の磁極検出器を用いてロータ磁極の位置を検出するようにした永久磁石同期モータにおいて、前記ティース部の極歯の歯先間にモータの軸方向の溝を設け、前記溝に前記磁極検出器を取り付けるように構成した。
このようにすると、上記と同様に、磁気検出器の取り付けが簡単となり磁気検出器の位置決め部品が不要となる。
また、上記溝に磁気検出器を収納するようにしておくと、磁気検出器のための空間が不要になり、モータの小形化が可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の永久磁石同期モータでは、ロータがステータの内方に対向して所定間隔を隔てて配置され、凹部または溝が、ティース部の極歯の歯先間の外周側に設けられるように構成した。
このようにすると、磁極検出器への配線が容易となり、かつ、回転部分であるロータから磁極検出器が隔離されることになるため、塵等の付着による検出精度の低下を防止できる。また、ロータと磁極検出器が接触することがないため、信頼性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態：
本発明の永久磁石同期モータの第１の実施の形態を図１（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
なお、図１（Ａ）、（Ｂ）において、図３と同一の構成については、図３と同一の符号を付し、説明を省略する。
図１（Ａ）は、本実施の形態の永久磁石同期モータのステータの構成を示す縦断正面図で、同図（Ｂ）は、本実施の形態のモータに用いるステータのティース部の一部を取り出して示した斜視図である。
【００１３】
図１（Ａ）に示すように、本発明の永久磁石同期モータ１Ａに用いるステータ１０は、図３に示す従来の永久磁石同期モータ３０と同様に、ティース部１１とヨーク部１２が分離可能な２分割構成で、しかも、ティース部１１は、ティース部１１の各極歯１３ａ〜１３ｆが隣接する歯先の両端部でつながっており、ティース部１１の各スロット８ａ〜８ｆは中心方向に向かって閉じた構造となっている。また、ティース部１１の各極歯１３ａ〜１３ｆ毎に電機子コイル１９ａ〜１９ｆが巻かれており、図示しないが、ロータはステータ１０の内方に対向して所定間隙を隔てて配置される。これまでは、従来の構成と同一である。
【００１４】
次に、本発明の永久磁石同期モータ１Ａの第１の実施の形態における構成上の特徴を述べる。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施の形態の永久磁石同期モータ１Ａのティース部１１は、成形する際に、各極歯１３ａ〜１３ｆの極歯間の中央に、ステータ１０の軸方向に平行な溝１５ａ〜１５ｆを設け、その溝１５ａ〜１５ｆの適切な位置に夫々ホール素子又はホールＩＣ等から成る３つの磁気検出器２６ａ〜２６ｃを固定する。
【００１５】
このとき、ティース部１１は上述したように、ティース部１１を成形する際に、同時に溝１５ａ〜１５ｆを形成するようにしたので、磁気検出器２６ａ〜２６ｃを固定するために、従来のものでは必要であったプリント基板等の磁気検出器の位置決め部品が不要となると共に、高精度に磁気検出器２６ａ〜２６ｃを所望の位置に容易に取り付けることができる。
【００１６】
従って、位置決め用の部品を正確に取り付ける工程がなくなり、磁気検出器２６ａ〜２６ｃの取り付けの作業性が向上する。
また、磁気検出器２６ａ〜２６ｃの位置決め部品が不要となるため、部品のための空間が必要なくなるのでモータ１Ａを小さくすることができる。
【００１７】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示したものは、上記従来例と同様に、図示は省略したがロータの磁極数は４、スロット数は６の永久磁石同期モータ１Ａであり、従って、磁気検出器２６ａ〜２６ｃからの磁極位置の検出信号の位相差は電気角度１２０度で、実際に磁気検出器２６ａ〜２６ｃを配置する機械的な角度（機械角）は６０度である。
従って、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、磁気検出器２６ａ〜２６ｃを連続した溝１５ｆ、１５ａ、１５ｂに３個配置することにより、電気角度が１２０度の位相差の検出信号を検知することができる。
【００１８】
このように、磁気検出器２６ａ〜２６ｃを溝内に収納することにより、磁気検出器２６ａ〜２６ｃ用の空間を設ける必要がなくなるので、永久磁石同期モータ１Ａの軸方向の長さを短くでき、当該モータの小形化の要求に応えることができるようになる。
【００１９】
第２の実施の形態：
本発明の永久磁石同期モータの第２の実施の形態を図２（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
図２（Ａ）は、本実施の形態の永久磁石同期モータの主要構成を示す縦断正面図で、同図（Ｂ）は、本実施の形態のモータに用いるステータのティース部の一部を取り出して示した斜視図である。
本実施の形態のものは、上記第１の実施の形態で示したものと、ほぼ同一構成であるが、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施の形態の永久磁石同期モータ１Ｂのティース部１１は、各極歯１７ａ〜１７ｆの歯極の歯先の中央に、モータ１Ｂの軸方向に平行な溝１６ａ〜１６ｆを夫々設け、その溝１６ａ〜１６ｆの適切な位置に夫々３つの磁気検出器２６ａ〜２６ｃを固定するようにした点に構成上の特徴がある。
【００２０】
このとき、上記と同様の理由から、磁気検出器２６ａ〜２６ｃを固定するために従来のものでは必要であったプリント基板等の磁気検出器２６ａ〜２６ｃの位置決め部品が不要となると共に、高精度に磁気検出器２６ａ〜２６ｃを所望の位置に容易に取り付けることができる。
また、磁気検出器２６ａ〜２６ｃを溝内に収納することにより、磁気検出器２６ａ〜２６ｃ用の空間を設ける必要がなくなるので、永久磁石同期モータの軸方向の長さを短くでき、当該モータ１Ｂの小形化の要求に応えることができるようになる。
【００２１】
本発明の永久磁石同期モータは、上記各実施の形態のものには限定されず種々の変更が可能である。
例えば、上記各実施の形態では、ティース部の歯先間或いは歯先中心に、モータの軸方向に平行な溝を設ける例で説明したが、歯先間の所望の位置に凹所を形成して、当該凹所に磁気検出器を固定するようにしても良い。
また、上記各実施の形態では、ステータの磁極数とスロット数が６で、ロータの磁極数が４のもので説明したが、本発明の永久磁石同期モータは、これらの数に限定されず、磁極数とスロット数に応じて磁気検出器の取り付け位置を定めるようにすればよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の永久磁石同期モータは、上述のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載したように、ティース部の極歯の歯先間に凹部を設け、凹部に磁極検出器を取り付けるように構成すると、ティース部を成形する際に、磁気検出器を取り付けるための凹部を予め設けておくことになり、磁気検出器をその凹部に固定すれば良く、従って、簡易に磁気検出器を取り付けることができるようになるので、プリント基板等の磁気検出器の位置決め部品が不要となる。
（２）また、上記凹部に磁気検出器を収納するようにすると、磁気検出器のための空間が不要になり、モータの小形化が可能となる。
【００２３】
（３）請求項２に記載したように、ティース部の極歯の歯先間にモータの軸方向の溝を設け、溝に磁極検出器を取り付けるように構成すると、上記と同様に、磁気検出器の取り付けが簡単となり磁気検出器の位置決め部品が不要となる。
（４）また、溝に磁気検出器を収納するようにすると、磁気検出器のための空間が不要になり、モータの小形化が可能となる。
【００２４】
（５）請求項３に記載したように、ロータがステータの内方に対向して所定間隔を隔てて配置され、凹部または溝が、ティース部の極歯の歯先間の外周側に設けられるように構成すると、磁極検出器への配線が容易となり、かつ、回転部分であるロータから磁極検出器が隔離されることになるため、塵等の付着による検出精度の低下を防止できる。
さらに、ロータと磁極検出器が接触することがないため、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】同図（Ａ）は、第１の実施の形態における永久磁石同期モータのステータの構成を示す縦断正面図、同図（Ｂ）は、第１の実施の形態の永久磁石同期モータに用いるステータのティース部の一部を取り出して示した斜視図である。
【図２】同図（Ａ）は、第２の実施の形態における永久磁石同期モータのステータの構成を示す縦断正面図、同図（Ｂ）は、第２の実施の形態の永久磁石同期モータに用いるステータのティース部の一部を取り出して示した斜視図である。
【図３】従来のモータの主要構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ：本発明の永久磁石同期モータ
１０：ステータ
１１：ティース部
１２：ヨーク部
１３ａ〜１３ｆ、１７ａ〜１７ｆ：極歯
１５ａ〜１５ｆ、１６ａ〜１６ｆ：溝
２６ａ〜２６ｃ：磁極検出器
【図１】
0004147600.tif 000002
【図２】
0004147600.tif 000003
【図３】
0004147600.tif 000004