JPS5926785Y2 - モ−タの位置検出部の組立構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、回転子マグネットの回転位置（回転角度）を
検出し、この検出出力に応じて固定子コイルへの通電釦
よび電流方向を制御する、いわゆるブラシレスモータの
位置検出部の組立構造に関する。

以下、本考案の説明に先立ち、上記ブラシレスモータの
位置検出部の動作について図面を参照しながら説明する
。

第１図Ａは、３相の固定子コイル１と、２極の回転子マ
グネット２とで構成されるブラシレスモータの位置検出
部による通電制御動作を説明するための概略平面図であ
る。

この第１図Ａで、紙面に垂直なコイル片ａ、ａ’により
第１相のコイル１ａが形成されてかり、以下同様にコイ
ル片す。

ｂ′によう第２相のコイル１ｂが、コイル片ｃ、ｃ′に
より第３相のコイル１ｃがそれぞれ形成されている。

これら、第１、第２、第３相のコイル１ ａ ｐｌｂ、
ｌｃは、水平面上でそれぞれ１２０°の機械的角度差を
もって配置されてあ一す、紙面に垂直な中心軸Ｒからコ
イル片ａに向う方向の角度を０°とすると、コイル片す
は１２０°、コイル片Ｃは２４００の角度の位置に配置
される。

回転子マグネット２は、厚み方向に着磁されてあ一す、
内側（固定子コイル１に向き合う側）ｋＮ極とするマグ
ネット２Ｎと、内側乞Ｓ極とするマグネット２Ｓとで、
はぼ円筒形状に構成されている。

これらのマグネット２Ｎ、２Ｓの接合部ｔ 、 ｔ’は
、互いに１８０゜の角度の位置にある。

このような構成で、Ｎ極のマグネット２Ｎの範囲にある
コイル片に、紙面に垂直に裏から表に向う電流ｋ、Ｓ極
のマグネット２Ｓの範囲にあるコイル片に紙面の表から
裏に向う電流を、それぞれ通電してやれば、回転子マグ
ネット２には反時計方向、すなわち図の矢印Ｘ方向の回
転トルクが与えられる。

この回転トルクにより、回転子マグネット２が回転すれ
ば、コイル片に印加される磁界も変化するから、上記回
転子マグネット２０回転位置あるいは回転角度に応じて
、コイル片の電流方向を制御し、常に矢印Ｘ方向の回転
トルクが得られるように制御してやる。

これはたとえば、上記回転子マグネット２の端部面に対
向する位置に固定配置されるホール素子等の磁気感応素
子を位置検出素子として用いた位置検出部により行なえ
る。

ところで、回転子マグネット２の接合部ｔが、第２図Ａ
の角度０°の位置から、矢印Ｘ方向に１回転して再ひも
との角度０°（すなわち３６０’）の位置に至る間に、
コイル片ａに印加される磁界の強さは第１図Ｂの太い実
線のようになる。

また角度１８０°の位置にあるコイル片ａ′に印加され
る磁界の強さは第１図Ｂの破線のようになる。

これら第１図Ａ、Ｂからも明らかなように、上記接合部
ｔ。

ｔ′がコイル片ａ、ａ′の近傍に位置するような回転角
度Ｏ０，１８０°、３６Ｃ）’の近傍では、磁界の強さ
が零近傍の値となるため、この間にコイル片ａ。

ａ′に通電を行なっても、発生するトルクが小さく、効
率が悪い。

したがって現実には、たとえば角度ｃｆ 、 １ｓ ｏ
ｏ、 ３６００（７）±３０°の範囲テハ通電ヲ行なわ
ず、第１図Ｂの斜線に示すように３０°から１５０°ま
で、釦よび２１０°から３３００までの区間で、いわゆ
る１２００通電を行なっている。

このような１２０°通電を行なわせるためには、回転子
マグネット２の接合部ｔが、コイル片ａに対して角度３
０°だけ矢印Ｘ方向に回転したこと全検出する必要があ
り、この角度３０璽んだ位置にホール素子３ａｋ配置し
、Ｓ極からＮ極への変化点を検出してやる必要がある。

また同様に、コイル片すから３０１んだ位置にホール素
子３ｂｋ、コイル片Ｃから３０°進んだ位置にホール素
子３ｃｆｆｉそれぞれ配置してやる必要がある。

これらのホール素子３ａ、３ｂ、３ｃは、Ｓ極、Ｎ極の
判別が可能であるから、Ｓ極トよびＮ極での通電開始位
置（第１図Ｂでは角度３００ｉ−よび２１００の位置）
の検出が行なえる。

通電停止位置については、さらに３個のホール素子をそ
れぞれの位置に配置して検出してもよく、またそれぞれ
次の相の通電開始位置検出信号を用いて通電停止させて
もよい。

また、上記３個のホール素子３ａ、３ｂ、３ｃは、Ｓ極
、Ｎ極の判別が可能であり、たとえばＳ極を検出したと
きに正、Ｎ極を検出したときに負の出力を発生し、この
正負に応じて各コイルの電流方向を決定するものである
が、ホール素子３ｃ金磁気的角度１８０°だけ移動させ
、第１図Ａのホール素子３ｃ′の位置に配置し、このホ
ール素子３０′についてはＳ、Ｎ極検出出力の正負を逆
とすることにより、ホール素子３ｃと同等の動作を行な
わせることができる。

ところが、固定子コイル１に対するホール素子３ａ 、
３ｂ 、３ｃの取付位置が狂うと、上記したような正常
な１２００通電が行なえないことになる。

すなわち、たとえば第２図Ａに示すように、ホール素子
３ａが、コイル片ａに対して角度Ｘ０（〜３０°）進ん
だ位置に配置された場合には、第２図Ｂに示すように、
角度Ｘ０で通電が開始され、効率が低下する。

したがって、各コイル片ａ、ｂ、ｃに対するホール素子
３ａ、３ｂ、３ｃの配置角度を正確に決定してやる必要
がある。

また、第３図に示すように、厚み方向（径方向）に着磁
された円筒形状の回転子マグネット２の端部面に対向さ
せてホール素子を配置する場合には、径方向（図の矢印
Ｙ方向）の位置によって磁場の強さが変化し、極端な例
では、第３図のホール素子３ａと３ａ′とのように、検
出する磁極が逆となることもある。

したがって、上記のような場合には、径方向の位置も正
確に決定してやる必要もある。

このようなことから、従来のモータでは、上記ホール素
子３等の位置検出素子を固定子コイル１に対して一定の
位置に配置する、いわゆる中性点の位置出し作業が必要
となり、中性点をさがし出した後に、上記位置検出素子
をビス止めあるいは接着により固定して位置検出部を組
立てていた。

したがって、組立作業が面倒であり、固定位置の精度も
低く、効率の高いモータ４得ることが困難であった。

本考案は、上記実情に鑑みてなされたものであり、回転
子マグネット２の回転位置を検出する位置検出素子たと
えばホール素子３を、固定子コイル１に対して一定の位
置に高精度で固定でき、しかも組立作業が簡単なモータ
の位置検出部の組立構造を提供することを目的とする。

次に、本考案の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第４図は、本考案の実施例としての位置検出部２０を備
えたブラシレスモータの全体の構成金石す分解斜視図で
あり、これはヨーク１１に固定子コイル１２を巻装した
もの金支承するボビン１０、固定子コイル１２に供給す
るモータ駆動用の電流を制御する制御回路が設けられた
プリント基板１３、釦よびこのプリント基板１３を支承
する如き軸受・・ウジング１４を有しかつこの軸受・・
ウジング１４にブラケット１５を取り付けた固定部分Ａ
と、マグネットケース１６の内周面に所定数（たとえば
４個）の磁極を設ける如く厚み方向に着磁した回転子マ
グネット１７を備えた回転部分Ｂと、この回転部分Ｂを
軸１８を中心として回転自在に支持し、かつ上記ブラケ
ツ）ｋ保持するモータケース１９とから戒り、これらが
一体的に結合されて、上記制御回路４通じて固定子コイ
ル１２に次々と駆動電流が流されたとき、この駆動電流
によって形成された磁界中に於いて、上記回転子マグネ
ット１７を有する回転部分Ｂが上記固定部分Ａに対し回
転付勢され、上記軸１８を通じて例えばテープレコーダ
のキャプスタン等を駆動する如くなる。

この第４図のブラシレスモータの回転子マグネット１７
は４極であるから、この回転子マグオフ１１フ０回転位
置（あるいは回転角度）を検出するための位置検出素子
、たとえばホール素子は、第５図に示すように配置して
やる必要がある。

すなわち、４極のときの磁気的角度は機械的角度の２倍
となるから、固定子コイル１２の基準となるコイル片ａ
から１５°の機械的角度差をもたせて第１のホール素子
２１８に配置し、以下順次６０°の機械的角度差で第２
、第３のホール素子２１ｂ。

２１ｃ’ｆｆｉ配置する。

さらにこのホール素子２１は、Ｓ極、Ｎ極の判別が可能
であるから、検出出力の正負を逆にすること等により、
磁気的に１８０°、すなわち機械的に９００だけ位置を
ずらすことができる。

したがって、第３のホール素子２１ｃ’に機械的に９０
°だけずらせば、ホール素子２１ａ。

２１ｃ’、２１ｂの順で、それぞれ３０°の角度差をも
たせて配置することができ、全体として６０００角度範
囲内に配置できる。

次に、上記第４図のブラシレスモータに使用される位置
検出部２０の具体的な組立構造について、第６図ないし
第８図を参照しながら説明する。

１ず、第６図に釦いて、位置検出素子であるホール素子
２１は、ホルダ２２に取りつけられて上記プリント基板
１３に固定される。

このプリント基板１３は、ホルダ２２の位置決めピン２
３會案内する位置決め孔２４、釦よびこの位置決め孔２
４に対して一定の位置関係にある嵌合音入たとえば切欠
部２５を有している。

この切欠部２５は、上記ボビン１０に設けられた被嵌合
部である突起部２６に嵌合される。

ここで、上記ホルダ２２は、３個のホール素子２１を、
それぞれ３（ｆの角度差をもたせて固定配置するととも
に、これらホール素子２１をプリント基板１３に対して
一定の位置に固定するためのものであり、たとえば第７
図あるいは第８図の如き形状を有している。

すなわち、ホルダ２２は、上記回転子マグネット１７０
回転方向（図の矢印Ｘ方向）に、順次３σの角度差をも
たせて形成されたホール素子を案内するための３個の凹
部２７を有し、これらの凹部２７に対して一定の位置に
上記位置決めピン２３が植設されている。

ところで、本実施例が適用されるブラシレスモータのよ
うに、回転子マグネット１７の端部面に、ホール素子２
１會対向配置させる場合には、第３図で説明したように
、径方向、すなわち図の矢印Ｙ方向の位置も決定してや
る必要がある。

このことより、第７図のホルダ２２では、ホール素子２
１を各凹部２７に嵌合固定するときに、径方向（矢印Ｙ
方向）にずれる可能性があるから好１しくなく、第８図
に示すホルダ２２のように径方向のずれを防止するため
のストッパ片２８を備えたものが好寸しい。

このような、第８図の形状のホルダ２２の凹部２７に、
ホール素子２１を嵌合固定した後、位置決めピン２３を
プリント基板１３の位置決め孔２４に挿入して、これら
ホルダ２２とプリント基板１３とを固定すれば、上記ホ
ール素子２１は、上記プリント基板１３に対して一定の
角度釦よび径方向の位置で固定される。

プリント基板１３では、上記位置決め孔２４と上記切欠
部２５との相対位置が固定されており、この切欠部２５
をボビン１０の突起部２６に嵌合し、これらプリント基
板１３とボビン１０とを固定すれば、ボビン１０に対し
て上記ホール素子２１が一定の位置で固定されることに
なる。

上記ボビン１０は、前述したように、固定子コイル１２
を巻装したヨーク１１を支承するものであり、固定子コ
イル１２とボビン１０との位置関係は一定であるから、
上記ホール素子２１は固定子コイル１２に対して一定の
位置、たとえば第５図に示すように、第１のホール素子
２１ａについては基準となるコイル片ａに対して１ずの
角度差をもたせた位置に固定され、また径方向の位置に
ついても、回転子マグネット１７の磁極が正常に検出で
きる位置に固定されるわけである。

以上の説明から明らかなように、ホール素子２１は、ホ
ルダ２２、プリント基板１３、およびボビン１０を介し
、固定子コイル１２に対して一定の位置に固定される。

したがって予め、ホルダ２２の凹部２７と位置決めピン
２３との位置精度、卦よびボビン１０の突起部２６と固
定子コイル１２との位置精度を高くとって釦けば、単純
な組立作業のみでホール素子２１と固定子コイル１２と
の位置決めは自動的に高精度で行なわれることになる。

なあ一本考案は上記実施例のみに限定されるものでなく
、たとえば位置検出素子としては、ホール素子２１以外
にも、コイルを用いた検出ヘッドや、磁気抵抗素子、Ｄ
ＭＥ等も使用できる。

また位置決めを行なうための凹部２７、ピン２３、孔２
４、切欠部２５、突起部２６等はこれらに限定されず、
たとえば互いに嵌合する凹凸を逆とし、プリント基板１
３に突起部を、ボビン１０に切欠部を設ける構成として
もよく、要はそれぞれの部材の位置決めが簡単な嵌合作
業等により高精度で行ない得れば足りる。

さらに本考案に係る位置検出部の組立構造が適用される
モータは、２極、４極のモータに限定されないことは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は３相、２極のブラシレスモーフの
位置検出部の動作を説明するための図であり、第１図Ａ
釦よび第２図Ａは概略平面図、第１図Ｂあ−よび第２図
Ｂはそれぞれ第１図Ａ釦よび第２図Ａの通電動作を説明
するためのグラフ、第４図ないし第８図は本考案に係る
実施例を示し、第４図は該実施例が適用されるモータの
分解斜視図、第５図は第４図のモータ金模式的に示す概
略平面図、第６図は該実施例の分解斜視図、第７図１よ
び第８図は第６図のホルダ２２のそれぞれ異なる具体例
を示す斜視図である。 １０・・・ボビン、１２・・・固定子コイル、１３・・
・フリント基板、１７・・・回転子マグネット、２１・
・・ホール素子、２２・・・ホルダ、２５・・・切欠部
、２６・・・突起部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. モータの回転子マグネットの回転位置音検出する位置検
   出素子と、この位置検出素子金案内して嵌合固定するた
   めの凹部を有するホルダと、このホルダを固定支持し、
   この固定位置に対して一定の位置に嵌合部を有するプリ
   ント基板と、このプリント基板に設けられたモータ駆動
   用の電流を制御する制御回路と、上記プリント基板の嵌
   合部に嵌合する被嵌合部を有し、この被嵌合部に対して
   一定の位置に固定子コイルが巻装されたボビンとを備え
   、上記位置検出素子は、上記ホルダ、上記プリント基板
   釦よび上記ボビンを介して上記固定子コイルに対して一
   定の位置に固定されるような構造を特徴とするモータの
   位置検出部の組立構造。