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JP2005229698A - Brushless motor - Google Patents

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Publication number
JP2005229698A
JP2005229698A JP2004035141A JP2004035141A JP2005229698A JP 2005229698 A JP2005229698 A JP 2005229698A JP 2004035141 A JP2004035141 A JP 2004035141A JP 2004035141 A JP2004035141 A JP 2004035141A JP 2005229698 A JP2005229698 A JP 2005229698A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotation
brushless motor
rotor
housing
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004035141A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiko Nakatani
友彦 中谷
Yoshio Fujii
義雄 藤居
Koji Harada
浩二 原田
Yoichi Mori
洋一 森
Yosuke Yamada
陽介 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Corp
Original Assignee
Nidec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidec Corp filed Critical Nidec Corp
Priority to JP2004035141A priority Critical patent/JP2005229698A/en
Publication of JP2005229698A publication Critical patent/JP2005229698A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To downsize a motor, which is equipped with a means of detecting its position in rotational direction or its rotational speed, while improving the detection accuracy. <P>SOLUTION: A brushless motor comprises a housing (2); an annular stator (4) which is equipped with a drive coil fixed to its internal perimeter; a circuit board (7) which is arranged in the vicinity of the axial end of the stator and where a drive circuit for controlling the current application to the drive coil is made; a rotor magnet (5) which is arranged diametrically opposite to the stator (4); a rotating shaft (3) which is positioned at the center of the rotor magnet (5) and is supported rotatably to the housing (2); and a rotor yoke (6) which is equipped with a cylinder (6a) centering upon the rotating shaft and is mounted on the internal perimeter of the rotor magnet (5). Furthermore, the brushless motor includes an optical rotation detector comprising a rotation part (8a) which rotates in a body with the rotating shaft (3), being arranged inside the cylinder (6a) of the rotor yoke (6), and detection parts (8b and 8c) which detect the rotation of the rotation part (8a), being arranged on the circuit board (7). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、回転検出装置を有するブラシレスモータに関する。   The present invention relates to a brushless motor having a rotation detection device.

電子機器の中には、モータによって動力を得るものが多くある。近年、電子機器の小型化や高性能化に伴って、その機器に使用されるモータには、高い回転精度が要求されている。特にモーターにかかる負荷が頻繁に変動するような装置に使用される場合には、その負荷によるモーターの回転速度の変化を検出して、検出された速度変化に基づいて回転速度を制御し、できるだけ早く定常回転速度に戻すことが求められる。   Many electronic devices are powered by a motor. In recent years, with the miniaturization and performance enhancement of electronic devices, high rotational accuracy is required for motors used in such devices. Especially when used in a device where the load on the motor fluctuates frequently, the change in the rotation speed of the motor due to the load is detected, and the rotation speed is controlled based on the detected speed change. It is required to quickly return to the steady rotational speed.

そのためにはまず、ある瞬間でのロータのステータに対する回転方向の位置及び回転数(回転速度)を高い精度で検出する必要がある。   For this purpose, first, it is necessary to detect the position in the rotational direction of the rotor relative to the stator and the rotational speed (rotational speed) at a certain moment with high accuracy.

ロータのステータに対する位置及び回転速度を検出する手段は従来からいくつか存在している。 There are several means for detecting the position and rotational speed of the rotor with respect to the stator.

例えば、特許文献1に開示されているように、ロータと一体に回転する複数の磁極を有するマグネットを備え、それに対向して配置されたコイルに誘導される電流または端点の電圧を計測して位置の検出をするものがある。この場合、この検出手段はロータマグネットの内部に配置することができ、小型化することが可能である。しかしながら、駆動用とは別に位置検出のためのコイルを必要とするため部品点数を増加させることとなる。   For example, as disclosed in Patent Document 1, a magnet having a plurality of magnetic poles that rotate integrally with a rotor is provided, and a current induced in a coil disposed opposite to the magnet or a voltage at an end point is measured to determine the position. There is something to detect. In this case, the detection means can be disposed inside the rotor magnet, and can be miniaturized. However, since a coil for position detection is required in addition to driving, the number of parts is increased.

また、ブラシレスモータにおいてホール素子もしくはホールICを用いてロータマグネットの位置を検出し、通電の制御を行なうことは一般的である。例として特許文献2にはロータマグネットの内周にホールICを配置してロータの位置を検出するものが開示されている。これならば小型化が可能であり且つ、一般的なブラシレスモータに備えられているホール素子を有効に使うことができる。   Further, in a brushless motor, it is common to detect the position of a rotor magnet using a Hall element or Hall IC to control energization. As an example, Patent Document 2 discloses a device in which a Hall IC is arranged on the inner periphery of a rotor magnet to detect the position of the rotor. If this is the case, the size can be reduced, and the Hall element provided in a general brushless motor can be used effectively.

しかしながらこれらの回転するマグネットを用いる方法では、着磁の極数に限界があり、1回転当たりのパルス数を増やすことができない。また、モータの駆動に用いられるロータマグネットを位置検出に用いる場合、回転トルクを得るためには着磁の極数を増やしてしまうと、必要とするトルクが得られなくなってしまう。   However, these methods using a rotating magnet have a limit on the number of magnetized poles, and the number of pulses per rotation cannot be increased. Further, when a rotor magnet used for driving a motor is used for position detection, if the number of magnetized poles is increased in order to obtain rotational torque, the required torque cannot be obtained.

そのため、とりわけ高い回転精度が必要とされる場合には、光学式の位置・速度検出装置を用いることが一般的である。   Therefore, when a particularly high rotational accuracy is required, it is common to use an optical position / speed detector.

例として特許文献3に開示されたものがある。特許文献3のモータは、回転軸にスリット付き円板を装着して、スリット付き円板の表面から入射させた光を裏面側に取りつけた受光手段で読み取っている。このスリット付き円板を用いた光学式回転検出器は、スリット付き円板に刻まれたスリットの本数を増やすことで検出の精度を高めることができる。   An example is disclosed in Patent Document 3. In the motor of Patent Document 3, a disc with a slit is attached to a rotating shaft, and light incident from the surface of the disc with a slit is read by a light receiving means attached to the back side. The optical rotation detector using the disk with slits can increase detection accuracy by increasing the number of slits carved in the disk with slits.

しかしながら、従来はこの回転式検出装置をモータの内部に配置することは困難であった。なぜなら、広く用いられているブラシモータでは、回転体を構成するコイルの中心に鉄心があるため、検出手段はモータ部の軸方向外方に配置しなくてはならない。また、発光素子と受光素子がスリットの表裏にあるために、検出装置を軸方向に小型化することが難しかった。   However, conventionally, it has been difficult to arrange the rotary detection device inside the motor. This is because the widely used brush motor has an iron core at the center of the coil constituting the rotating body, and therefore the detection means must be arranged outward in the axial direction of the motor unit. In addition, since the light emitting element and the light receiving element are on the front and back of the slit, it is difficult to downsize the detection device in the axial direction.

実開昭60−151267号公報Japanese Utility Model Publication No. 60-151267 特開2003−319631号公報JP 2003-319631 A 特開平3−78457号公報JP-A-3-78457

本発明が解決しようとする課題は回転方向位置・回転速度を検出する検出手段を備えたモータの検出精度の向上と小形化である。   The problem to be solved by the present invention is the improvement and miniaturization of the detection accuracy of a motor provided with detection means for detecting the rotational direction position and rotational speed.

第1の発明である請求項1に記載されたブラシレスモータは、
円筒状周壁を有するハウジングと、その円筒状周壁の内周面に固定され駆動コイルを備えた環状のステータとを備えている。さらに、このブラシレスモータは、円筒状周壁の径方向中心に配置されハウジングと軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、その回転軸を中心とする円筒部を有し回転軸と一体に回転する略中空円筒状のロータヨークと、そのロータヨークの外周面に装着され、ステータと径方向に対向するロータマグネットとを備えており、これら回転軸、ロータヨーク及びロータマグネットはロータを構成している。このブラシレスモータは、ステータの一つの軸方向端部付近に配置され駆動コイルへの通電を制御する駆動回路が形成された回路基板と、前記ロータの回転方向位置及び/又は回転速度を検出する光学式回転検出装置とを備えている。その回転検出装置はロータヨークの円筒部の内部に収容されており、その回転検出装置は回転軸と一体に回転する回転部と、回路基板に実装され回転部の回転方向位置及び/又は回転速度を検出する検出部とから構成されている。
The brushless motor according to claim 1, which is the first invention,
A housing having a cylindrical peripheral wall and an annular stator fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical peripheral wall and provided with a drive coil are provided. Further, the brushless motor has a rotating shaft disposed at the center in the radial direction of the cylindrical peripheral wall and rotatably supported via a housing and a bearing, and a cylindrical portion centered on the rotating shaft, and is integrated with the rotating shaft. The rotor yoke has a substantially hollow cylindrical shape that rotates, and a rotor magnet that is attached to the outer peripheral surface of the rotor yoke and faces the stator in the radial direction. The rotation shaft, the rotor yoke, and the rotor magnet constitute a rotor. This brushless motor includes a circuit board on which a drive circuit for controlling energization to a drive coil is disposed near one axial end of a stator, and an optical for detecting the rotational position and / or rotational speed of the rotor. Type rotation detection device. The rotation detection device is housed inside the cylindrical portion of the rotor yoke, and the rotation detection device is configured to determine the rotation direction position and / or rotation speed of the rotation unit mounted on the circuit board and the rotation unit that rotates integrally with the rotation shaft. And a detecting unit for detecting.

また、第2の発明である請求項2において、
第1の発明のブラシレスモータは、その回転検出装置の検出部が赤外線〜可視光の範囲に含まれる光を発生する発光素子と、それら光を受光して電気信号に変換する受光素子とからなり、その回転部はそれら光を反射する反射部と、その光を反射しないスリット部とを有する円板状としている。
Moreover, in claim 2 which is the second invention,
The brushless motor according to the first aspect of the present invention includes a light emitting element that generates light included in a range from infrared to visible light, and a light receiving element that receives the light and converts it into an electrical signal. The rotating portion has a disk shape having a reflecting portion that reflects the light and a slit portion that does not reflect the light.

また、第3の発明である請求項3において、
第1または第2の発明のブラシレスモータは、
ステータは、その軸方向端部のうち少なくとも回路基板側の端部に、絶縁性を有するインシュレータが形成されており、そのインシュレータによって回路基板とステータとが位置決めされている。
Moreover, in claim 3 which is the third invention,
The brushless motor of the first or second invention is
In the stator, an insulator having an insulating property is formed at least at an end on the circuit board side in the axial direction end, and the circuit board and the stator are positioned by the insulator.

また、第4の発明である請求項4において、
第1乃至第3の発明のブラシレスモータは、
ロータヨークにはその円筒部の一端に蓋部が一体に形成されており、そのロータヨークの蓋部の回転中心に回転軸が挿通され、回転軸がロータヨークに対して相対的に固定されている。
Moreover, in claim 4 which is the fourth invention,
The brushless motor of the first to third inventions
The rotor yoke is integrally formed with a lid at one end of the cylindrical portion, and a rotation shaft is inserted through the rotation center of the lid of the rotor yoke, and the rotation shaft is fixed relative to the rotor yoke.

また、第5の発明である請求項5において、
第1乃至第4の発明のブラシレスモータは、
ハウジングが、その円筒状周壁の一端に端板部を一体に形成された有蓋円筒状のハウジング本体と、円筒状周壁部の他端開口部に取り付けられたカバー板とによって構成され、ロータヨークの蓋部が端板部に近接して取りつけられている。
In the fifth aspect of the present invention,
The brushless motors of the first to fourth inventions
The housing is constituted by a covered cylindrical housing body integrally formed with an end plate at one end of the cylindrical peripheral wall, and a cover plate attached to the other end opening of the cylindrical peripheral wall. The part is attached close to the end plate part.

第6の発明である請求項6において、
第1乃至第5の発明のブラシレスモータは、
回路基板がステータの軸方向端部付近でハウジングのカバー側端部に配置される。
In claim 6, which is the sixth invention,
The brushless motors of the first to fifth inventions
A circuit board is arranged at the cover side end of the housing near the axial end of the stator.

本発明のブラシレスモータは上記の発明の通りの構造を有するので、以下のような作用・効果を奏する。   Since the brushless motor of the present invention has the structure as described above, the following operations and effects are achieved.

すなわち、第1の発明において、
このモータはブラシレスモータである。ブラシレスモータは通電を電気回路によって制御しており、ブラシ付きモータのようにブラシとコミュテータが摺動して電気的接触を図ることはない。したがって摺動部が発生する電気ノイズが回転検出装置および制御回路に影響を及ぼすことがなく、検出の精度が低下することを防ぐことができる。また、ロータが巻線ではなくマグネットであることから、モータの中心部に鉄心を配置する必要がない。したがって、ロータマグネットの内周面に接触固定されたロータヨークの円筒部の内部には円柱状の空間が形成される。またブラシレスモータは巻線をモータのハウジングの円筒周壁部の内周面に配置されているので、内周にあるときよりも径方向の厚みを薄くすることができ、円柱状の空間を径方向にさらに広げることができる。その空間には、モータの位置及び回転速度を測定する検出手段の回転部を配置する事ができるので、回転検出装置を有するモータの小型化が可能になる。またブラシレスモータは駆動用の回路基板をステータ及びロータマグネットの一端に有しており、検出器の検出部をその回路基板上に配置することが容易である。
That is, in the first invention,
This motor is a brushless motor. In the brushless motor, energization is controlled by an electric circuit, and unlike the motor with a brush, the brush and the commutator do not slide to make electrical contact. Therefore, the electric noise generated by the sliding portion does not affect the rotation detection device and the control circuit, and it is possible to prevent the detection accuracy from being lowered. Further, since the rotor is not a winding but a magnet, it is not necessary to arrange an iron core at the center of the motor. Therefore, a columnar space is formed inside the cylindrical portion of the rotor yoke fixed in contact with the inner peripheral surface of the rotor magnet. In addition, since the winding is arranged on the inner peripheral surface of the cylindrical peripheral wall portion of the motor housing, the brushless motor can be thinner in the radial direction than in the inner periphery, and the cylindrical space can be set in the radial direction. Can be further expanded. In this space, the rotating part of the detecting means for measuring the position and rotation speed of the motor can be arranged, so that the motor having the rotation detecting device can be miniaturized. Further, the brushless motor has a circuit board for driving at one end of the stator and the rotor magnet, and it is easy to arrange the detector of the detector on the circuit board.

第2の発明において、
その回転検出装置が赤外線〜可視光の範囲に含まれる光を利用するものであるため、検出が容易である。またそれらの光の反射を利用するため、発光素子と受光素子を同じ回路基板上に配置することができる。したがって発光素子に対する受光素子の位置が容易に固定され、回転検出装置を備えたモータを小型化することができるうえ、容易に生産できる。
In the second invention,
Since the rotation detection device uses light included in the range from infrared to visible light, detection is easy. In addition, since the reflection of the light is used, the light emitting element and the light receiving element can be arranged on the same circuit board. Therefore, the position of the light receiving element with respect to the light emitting element is easily fixed, and the motor including the rotation detecting device can be reduced in size and can be easily produced.

また、反射板に設けられたスリットの数によって1回転当たりのパルス数を容易に変化させることができ、モータの規定回転数が低い場合には予めスリット数が多い反射板を用いることにより高精度のパルス信号発信を維持することができる。 In addition, the number of pulses per rotation can be easily changed depending on the number of slits provided in the reflector, and when the motor's specified revolution is low, high accuracy is achieved by using a reflector with a large number of slits in advance. The pulse signal transmission can be maintained.

また、ロータマグネットの磁極をホール素子・ホールICなどによって検出する回転検出装置と比べて、1回転当たりのパルス数を多くすることが可能であり、より精度の高い回転位置及び回転速度の検出が可能である。また、出力されるパルス信号のジッタ精度も磁気を利用するものに比べて光学式のものの方が明瞭であり、精度が高い。 In addition, the number of pulses per rotation can be increased compared to a rotation detection device that detects the magnetic pole of the rotor magnet using a Hall element / Hall IC, etc., and more accurate detection of the rotational position and rotational speed is possible. Is possible. Also, the jitter accuracy of the output pulse signal is clearer and higher in the optical type than in the case of using the magnetism.

第3の発明において、ステータに固定されたインシュレータによって回路基板の位置が決められる。このことにより回路基板上に配置された回転検出装置の検出部が回転部に対して精度よく位置決めされ、回転検出の精度を確保することが可能になる。   In the third invention, the position of the circuit board is determined by an insulator fixed to the stator. As a result, the detection unit of the rotation detection device arranged on the circuit board is accurately positioned with respect to the rotation unit, and the accuracy of rotation detection can be ensured.

第4の発明において、ロータヨークは、その一端部に蓋部が設けられ、蓋部の中心部に回転軸が挿通されることによって、ローターヨークは回転軸に対して相対的に固定されている。このことにより、回転軸とロータヨークとの係合長を確保しつつ、ロータヨークの円筒部の内部に形成される空間を軸方向に広げることが可能になる。その結果、回転検出装置の回転部をロータヨークの内部に配置することが可能になりモータ全体が小型化される。   In the fourth invention, the rotor yoke is provided with a lid at one end thereof, and the rotor shaft is inserted into the center of the lid, whereby the rotor yoke is fixed relative to the rotation shaft. This makes it possible to expand the space formed in the cylindrical portion of the rotor yoke in the axial direction while securing the engagement length between the rotating shaft and the rotor yoke. As a result, the rotating part of the rotation detecting device can be arranged inside the rotor yoke, and the entire motor is reduced in size.

第5の発明において、ハウジングはその円筒状周壁の一端に端板部が一体に形成され、他端にはカバー板が取りつけられている。その端板部とローターヨークの蓋部とは近接するように配置されている。これにより、ロータヨークの円筒部が一端を開口することになるため、その開口する端部を有効に用いることができる。   In the fifth invention, an end plate portion is integrally formed at one end of the cylindrical peripheral wall of the housing, and a cover plate is attached to the other end. The end plate portion and the lid portion of the rotor yoke are disposed so as to be close to each other. Thereby, since the cylindrical part of a rotor yoke will open one end, the edge part which opens can be used effectively.

また、このブラシレスモータの軸受として玉軸受を用いるとすると、ハウジングの端板には玉軸受の外輪が固定されている。ローターヨークの蓋部の中心部には回転軸が挿通されており、玉軸受の内輪に予圧を負荷するためにローターヨークの蓋部と玉軸受の内輪との間にバネなどの弾性体を介在させる。ハウジングの端板部とローターヨークの蓋部とが近接して配置されることにより、玉軸受にかかる予圧が一定となってロータの回転が安定になる。回転を安定させることにより回転精度が上がるため、回転検出装置による検出の精度も向上することができる。   If a ball bearing is used as the bearing of the brushless motor, the outer ring of the ball bearing is fixed to the end plate of the housing. A rotating shaft is inserted through the center of the lid of the rotor yoke, and an elastic body such as a spring is interposed between the lid of the rotor yoke and the inner ring of the ball bearing in order to apply a preload to the inner ring of the ball bearing. Let When the end plate portion of the housing and the lid portion of the rotor yoke are arranged close to each other, the preload applied to the ball bearing becomes constant and the rotation of the rotor becomes stable. Since the rotation accuracy is improved by stabilizing the rotation, the detection accuracy by the rotation detection device can also be improved.

第6の発明において、回路基板はハウジングのカバー板が取りつけられる側の端部付近に配置される。このことによって、ハウジングの内部にステータ、ロータを取りつけた後で回路基板を取りつけ、回路基板上に巻線の端部を接続して結線し、カバー板を取りつける作り方が可能になる。これにより生産性及び生産作業時の効率が向上する。また、回路基板からこのブラシレスモータが搭載される機器に接続されるリード線を引き出す際にも、カバー側に回路基板を配置した方が外部にリード線を引き出しやすく、リード線の断線を防ぎ作業性を向上させることが可能になる。   In the sixth invention, the circuit board is disposed in the vicinity of the end of the housing on the side where the cover plate is attached. This makes it possible to attach the circuit board after attaching the stator and the rotor to the inside of the housing, connect the ends of the windings on the circuit board and connect them, and attach the cover plate. This improves productivity and efficiency during production work. Also, when pulling out the lead wire connected to the equipment on which this brushless motor is mounted from the circuit board, it is easier to pull out the lead wire outside by arranging the circuit board on the cover side, and work to prevent disconnection of the lead wire It becomes possible to improve the property.

本発明における最良の実施の形態について図を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明を実施したブラシレスモータの断面図である。   FIG. 1 is a sectional view of a brushless motor embodying the present invention.

(1)ブラシレスモータの構成
本発明の通りの構成を有する第1の実施形態のブラシレスモータ1は、
円筒状周壁2aとその一端に端板部2bとを有するハウジング2と、そのハウジング2の他端に固定されるカバー板2cと、そのハウジング2の内周面に固定されたステータ4と、ハウジング2の円筒状周壁2aの中心に位置しハウジング2に軸受11a、11bを介して回転自在に支持された回転軸3と、回転軸3を中心とした円筒状で外周面がステータ4の極歯と対向するように配置されたロータマグネット5と、ロータマグネット5の内周面に接触して配置される円筒部6aを有するロータヨーク6と、ステータ4及びロータマグネット5の軸方向端部且つカバー板2c付近のハウジング2内にはブラシレスモータ1の駆動を制御する駆動回路が形成された回路基板7とを備えている。
(1) Configuration of Brushless Motor The brushless motor 1 according to the first embodiment having the configuration according to the present invention includes:
A housing 2 having a cylindrical peripheral wall 2a and an end plate portion 2b at one end thereof, a cover plate 2c fixed to the other end of the housing 2, a stator 4 fixed to the inner peripheral surface of the housing 2, and a housing A rotating shaft 3 positioned at the center of the cylindrical peripheral wall 2a and rotatably supported by the housing 2 via bearings 11a and 11b, and a cylindrical shape centered on the rotating shaft 3 and having an outer peripheral surface of the pole teeth of the stator 4 , The rotor yoke 6 having a cylindrical portion 6a disposed in contact with the inner peripheral surface of the rotor magnet 5, the axial ends of the stator 4 and the rotor magnet 5, and the cover plate A housing 2 near 2c is provided with a circuit board 7 on which a drive circuit for controlling the drive of the brushless motor 1 is formed.

回転軸3には円板状の反射鏡8aが取りつけられている。その反射鏡8aには光を反射する反射部8a1と、光を反射しないスリット部8a2とが周方向に交互に設けられている。また、回路基板7上には反射鏡8aに向けて赤外線を発する発光素子8bと、発光素子8bが発生して反射鏡8aによって反射してきた光を受け取るとパルス信号を発生する受光素子8cとが実装されている。   A disc-shaped reflecting mirror 8 a is attached to the rotating shaft 3. The reflecting mirror 8a is provided with reflecting portions 8a1 that reflect light and slit portions 8a2 that do not reflect light alternately in the circumferential direction. A light emitting element 8b that emits infrared rays toward the reflecting mirror 8a and a light receiving element 8c that generates a pulse signal when receiving light generated by the light emitting element 8b and reflected by the reflecting mirror 8a are provided on the circuit board 7. Has been implemented.

またロータマグネット5から回転軸3と平行な方向に延長した仮想線上の回路基板7上にはホールセンサ10が実装され、ロータマグネット5の磁極の回転方向位置を検出する。   A hall sensor 10 is mounted on a circuit board 7 on a virtual line extending from the rotor magnet 5 in a direction parallel to the rotation axis 3, and detects the rotational position of the magnetic poles of the rotor magnet 5.

ステータ4の軸方向端部には絶縁性を有するインシュレータ9が取りつけられており、そのインシュレータ9に回路基板7が固定されている。このインシュレータ9はステータ4とステータ4の周囲との間の絶縁をはかるだけでなく、回路基板7をステータ4に位置決めする効果もある。   An insulating insulator 9 is attached to the axial end of the stator 4, and a circuit board 7 is fixed to the insulator 9. The insulator 9 not only provides insulation between the stator 4 and the periphery of the stator 4, but also has an effect of positioning the circuit board 7 on the stator 4.

(2)回転検出装置
本発明のブラシレスモータ1は、その回転速度を検出する回転検出装置8を備えている。この回転検出装置8は反射鏡8a、発光素子8b、受光素子8cと回路基板7上に配置された制御IC12とから構成されている。
(2) Rotation Detection Device The brushless motor 1 of the present invention includes a rotation detection device 8 that detects the rotation speed. The rotation detection device 8 includes a reflecting mirror 8 a, a light emitting element 8 b, a light receiving element 8 c, and a control IC 12 disposed on the circuit board 7.

図2は、回転検出装置の反射鏡8aの平面図である。ブラシレスモータ1が回転をはじめると発光素子8bは可視光よりも波長の長い赤外線を発する。赤外線は可視光に比べて散乱されにくく、なおかつ光のエネルギーが可視光に比べて少なくて済むので消費電力を下げることも可能なので、高い精度が要求される回転検出装置に適している。発光素子8bが発した赤外線は回転軸3と一体に回転する反射鏡8aに入射する。反射鏡8aには発光素子8bから入射した赤外線を所定角度で反射する反射部8a1と、入射した赤外線を吸収もしくは透過するスリット部8a2とが周方向に交互に設けられている。反射鏡8aの反射部8a1で反射された赤外線は受光素子8cに入射する。受光素子8cがある一定の強度以上の赤外線を感じると、受光素子8cにエミッタ電流が発生し、受光信号が発信される。その受光信号を受けた制御IC12は、パルス信号を一つ発信する。一つのパルス信号が発信されてから次のパルス信号が発信されるまでの時間は、反射鏡8aの隣り合う二つのスリット8a2間の角度を反射鏡8a及びそれと一体に回転するロータ全体が回転する時間に相当する。つまり、あらかじめ定められた角度間隔で配置された隣り合うスリット8a2間の角度を一つのパルス信号が発信されてから次のパルス信号が発信されるまでの時間で割ると、それら2つのパルス信号が発信される間の平均の単位時間当たり回転数(回転速度)を計算することができる。スリット8a2の間隔が異なる反射鏡8aを用いることで一回転当たりのパルス数を容易に変更することができる。例えば低回転での回転精度が要求される場合には、一周当たりのスリット8a2の数が多い反射鏡8aを用いて1回転当たりのパルス数を増やすとよい。一周当たりのスリット8a2の数が多いほど高精度の回転検出を行なうことができるが、スリット8a2の加工精度などの問題から、一周あたりおよそ20〜100本のスリット8a2を有する反射鏡8aが用途に応じて用いられている。   FIG. 2 is a plan view of the reflecting mirror 8a of the rotation detecting device. When the brushless motor 1 starts rotating, the light emitting element 8b emits infrared light having a wavelength longer than that of visible light. Infrared rays are less likely to be scattered than visible light, and since less light energy is required than visible light, it is possible to reduce power consumption, which is suitable for a rotation detection device that requires high accuracy. Infrared light emitted from the light emitting element 8 b is incident on the reflecting mirror 8 a that rotates integrally with the rotating shaft 3. In the reflecting mirror 8a, reflecting portions 8a1 that reflect infrared rays incident from the light emitting element 8b at a predetermined angle and slit portions 8a2 that absorb or transmit incident infrared rays are alternately provided in the circumferential direction. Infrared light reflected by the reflecting portion 8a1 of the reflecting mirror 8a enters the light receiving element 8c. When the light receiving element 8c senses an infrared ray having a certain intensity or higher, an emitter current is generated in the light receiving element 8c, and a light receiving signal is transmitted. Upon receiving the light reception signal, the control IC 12 transmits one pulse signal. The time from the transmission of one pulse signal to the transmission of the next pulse signal is such that the angle between the two adjacent slits 8a2 of the reflecting mirror 8a is rotated by the reflecting mirror 8a and the entire rotor rotating integrally therewith. It corresponds to time. That is, when the angle between adjacent slits 8a2 arranged at predetermined angular intervals is divided by the time from when one pulse signal is transmitted until the next pulse signal is transmitted, the two pulse signals are The average number of rotations per unit time (rotation speed) during transmission can be calculated. The number of pulses per rotation can be easily changed by using the reflecting mirror 8a having different intervals between the slits 8a2. For example, when the rotation accuracy at low rotation is required, the number of pulses per rotation may be increased by using the reflecting mirror 8a having a large number of slits 8a2 per rotation. As the number of slits 8a2 per round increases, more accurate rotation detection can be performed. However, due to problems such as the processing accuracy of the slits 8a2, a reflecting mirror 8a having about 20 to 100 slits 8a2 per round is used. Used accordingly.

回転検出装置8が発信したパルス信号はこのブラシレスモータ1が使用される機器に回転速度情報として入力され、例えばブラシレスモータ1に掛かっている負荷を測定するために用いることができる。またブラシレスモータ1の規定回転速度との差を検出してブラシレスモータ1の通電を制御するためにも用いることができる。   The pulse signal transmitted from the rotation detection device 8 is input as rotation speed information to a device in which the brushless motor 1 is used, and can be used to measure, for example, a load applied to the brushless motor 1. It can also be used to control the energization of the brushless motor 1 by detecting the difference from the specified rotational speed of the brushless motor 1.

なお、複数の円周上に角度間隔の刻みが異なるスリット8a2を配置し、その円周の数と同数の検出部を備えておくと、ロータの回転速度だけでなくステータに対するロータの回転方向の絶対的な位置も検出することができるので、ロータの回転方向の位置の情報が必要とされる場合や、ブラシレスモータ1への起動時の通電を制御する場合などに用いることができる。   If slits 8a2 having different angular intervals are arranged on a plurality of circumferences and provided with the same number of detectors as the number of circumferences, not only the rotational speed of the rotor but also the rotational direction of the rotor relative to the stator is provided. Since the absolute position can also be detected, it can be used when information on the position of the rotor in the rotational direction is required, or when energization of the brushless motor 1 is controlled at startup.

(3)モータの回転
ブラシレスモータ1のステータ4に通電すると、回路基板7上のホールセンサ10がロータマグネット5の位置を検出し、所定の間隔で起動電流が流される。通電と同時に発光素子8bの発光をはじめる。
(3) When the stator 4 of the rotating brushless motor 1 of the motor is energized, the Hall sensor 10 on the circuit board 7 detects the position of the rotor magnet 5, and a starting current is passed at a predetermined interval. Simultaneously with the energization, the light emitting element 8b starts to emit light.

単位時間当たりの回転数(以下、単に回転数と呼ぶ)と定常状態の回転数もしくは期待される回転数との差を比較して、現在の回転数が高すぎる場合には電流値を下げたり位相を遅らせるなどの減速制御をし、回転数が低すぎるときには電流値を上げたり位相を進めるなどの加速制御を行なう。 Compare the difference between the number of revolutions per unit time (hereinafter referred to simply as the number of revolutions) and the steady-state or expected number of revolutions, and if the current number of revolutions is too high, decrease the current value. Deceleration control such as delaying the phase is performed, and acceleration control such as increasing the current value or advancing the phase is performed when the rotational speed is too low.

また、その時々の回転数、ロータの回転方向の位置などの信号はこのモータが組み込まれた機器に伝えられ、機器内のモータの制御や機器に搭載された他の装置の制御に用いられる。 In addition, signals such as the number of rotations and the position in the rotational direction of the rotor are transmitted to a device in which the motor is incorporated, and are used for controlling a motor in the device and for controlling other devices mounted on the device.

(他の実施形態)
以上の実施例は、本発明の実施の形態の一つであり、したがって本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において変更することができる。
(Other embodiments)
The above example is one of the embodiments of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to such an embodiment, and can be modified within the scope of the present invention.

本発明を実施したモータの断面図Sectional view of a motor embodying the present invention 本発明の回転検出装置を構成する反射鏡の平面図The top view of the reflective mirror which comprises the rotation detection apparatus of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1・・・ブラシレスモータ
2・・・ハウジング
2a・・円筒状周壁
2b・・端板部
2c・・カバー板
3・・・回転軸
4・・・ステータ
5・・・ロータマグネット
6・・・ロータヨーク
6a・・円筒部
6b・・蓋部
7・・・回路基板
8・・・回転検出装置
8a・・反射鏡
8b・・発光素子
8c・・受光素子
9・・・インシュレータ
10・・・ホールセンサ
11・・・軸受
12・・・制御IC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Brushless motor 2 ... Housing 2a ... Cylindrical peripheral wall 2b ... End plate part 2c ... Cover plate 3 ... Rotating shaft 4 ... Stator 5 ... Rotor magnet 6 ... Rotor yoke 6a ··· Cylindrical portion 6b ·· Lid 7 · · · Circuit board 8 · · · Rotation detector 8a · · Reflector 8b · · Light emitting element 8c · · Light receiving element 9 · · · insulator 10 · · · Hall sensor 11 ... Bearing 12 ... Control IC

Claims (6)

円筒状周壁を有するハウジングと、
該ハウジングの前記円筒状周壁の内周面に固定され駆動コイルを備えた環状のステータと、
前記ハウジングの前記円筒状周壁の径方向中心に配置され、
前記ハウジングと軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
該回転軸を中心とする円筒部を有し前記回転軸と一体に回転する略中空円筒状のロータヨークと、
該ロータヨークの外周面に装着され、前記ステータと径方向に対向するロータマグネットと、
前記回転軸、前記ロータヨーク及び前記ロータマグネットから構成されるロータと、
前記ステータの一つの軸方向端部付近に配置され前記駆動コイルへの通電を制御する駆動回路が形成された回路基板と、
前記ロータの回転方向位置及び/又は回転速度を検出する光学式の回転検出装置とを備え、
該回転検出装置は、
前記ロータヨークの前記円筒部の内部に収容され前記回転軸と一体に回転する回転部と、
前記回路基板に実装され前記回転部の回転方向位置及び/又は回転速度を検出する検出部とからなることを特徴とするブラシレスモータ。
A housing having a cylindrical peripheral wall;
An annular stator fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical peripheral wall of the housing and provided with a drive coil;
Arranged at the radial center of the cylindrical peripheral wall of the housing;
A rotating shaft rotatably supported via the housing and a bearing;
A substantially hollow cylindrical rotor yoke having a cylindrical portion around the rotation shaft and rotating integrally with the rotation shaft;
A rotor magnet mounted on the outer peripheral surface of the rotor yoke and facing the stator in the radial direction;
A rotor composed of the rotating shaft, the rotor yoke, and the rotor magnet;
A circuit board formed near the one axial end of the stator and formed with a drive circuit for controlling energization to the drive coil;
An optical rotation detection device that detects a rotational direction position and / or rotational speed of the rotor,
The rotation detection device
A rotating part that is housed inside the cylindrical part of the rotor yoke and rotates integrally with the rotating shaft;
A brushless motor comprising: a detection unit that is mounted on the circuit board and detects a rotation direction position and / or a rotation speed of the rotation unit.
前記回転検出装置の前記検出部は、赤外線〜可視光の範囲に含まれる光を発する発光素子と、前記光を受光し電気信号に変換する受光素子とからなり、
前記回転検出装置の前記回転部は、前記発光素子から発生した前記光を反射する反射部と、前記光を反射しないスリット部とが設けられた略円板形であることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。
The detection unit of the rotation detection device includes a light emitting element that emits light included in a range of infrared to visible light, and a light receiving element that receives the light and converts it into an electrical signal.
The rotation portion of the rotation detection device is substantially disc-shaped provided with a reflection portion that reflects the light generated from the light emitting element and a slit portion that does not reflect the light. The brushless motor according to 1.
前記ステータの軸方向端部のうち、少なくとも回路基板側の端部にはインシュレータが形成され、
該インシュレータは絶縁性を有し、
該インシュレータによって回路基板が位置決めされていることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載のブラシレスモータ。
Among the axial end portions of the stator, an insulator is formed at least on the end portion on the circuit board side,
The insulator has an insulating property,
The brushless motor according to claim 1, wherein the circuit board is positioned by the insulator.
前記ロータヨークには前記円筒部の一端に蓋部が一体に形成されており、
前記ロータヨークの該蓋部の回転中心に前記回転軸が挿通され、
ローターヨークに対して相対的に固定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のブラシレスモータ。
The rotor yoke is integrally formed with a lid at one end of the cylindrical portion,
The rotation shaft is inserted through the rotation center of the lid portion of the rotor yoke,
4. The brushless motor according to claim 1, wherein the brushless motor is fixed relative to the rotor yoke.
前記ハウジングは、
その前記円筒状周壁の一端に端板部を一体に形成した有蓋円筒状のハウジング本体と、
該円筒状周壁の他端側の開口部に取り付けられたカバー板とにより構成され、
前記ロータヨークはその蓋部が前記端版部に近接する配置で取り付けられている事を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のブラシレスモータ。
The housing is
A covered cylindrical housing body integrally formed with an end plate at one end of the cylindrical peripheral wall;
A cover plate attached to the opening on the other end of the cylindrical peripheral wall;
The brushless motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotor yoke is attached in such a manner that a lid portion thereof is close to the end plate portion.
前記ステータの軸方向端部付近に配置される前記回路基板は、
前記カバー板側の端部の前記ハウジング内に配置されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のブラシレスモータ。
The circuit board disposed near the axial end of the stator is
The brushless motor according to claim 1, wherein the brushless motor is disposed in the housing at an end portion on the cover plate side.
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