JPH0442764A - ブラシレスモータの着磁分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ブラシレスモータの着磁分布測定装置に係
り、特にロータを回転可能に支持する支持手段に回転検
出器を備え、とのロータに対しラジアル方向に磁束密度
測定装置の検出ヘッドをロータ１回転に対し１ステツプ
づつ移動し、回転検出器としてのロータリエンコーダか
ら発生するパルスを回転角度として参照しながら磁束密
度のデータを収集するブラシレスモータの着磁分布測定
装置に関する。

［従来の技術］ 近年における音響機器、映像機器および計算機等の発展
が急速な状況下でその性能の向上に伴い品質の高度化が
要求されつつある。

殊にＡＶ機器（オーディオビジュアル機器）に搭載する
モータは、回転むらか小さく、高能率、安定性か要求さ
れる。

しかるに、その駆動方式においては、タイレフトドライ
ブ方式か注目され始め、低速度で回転むらの極めて小さ
いモータが要求され、これを満足するモータとしてアキ
シャルフラックス型ブラシレスモータが最適で、ＡＶ機
器にはこのモータが一般的に採用されている。

すなわち、第２図ｆａ）および（ｂ）のブラシレスモー
タの全体断面図に示すように、最も多く使用される３相
バイポーラ８ｉＦｉ！ブラシレスモータは、その外形が
直径に比し軸方向寸法の小さい偏平な構成となっている
。

この場合、ロータ１２２は円板状のマグネットで形成さ
れ、この円板の面に垂直なロータ軸１２２ｂの方向に着
磁されたアキシュアルフラックスと呼ばれる着磁構成と
なっている。

そして、このロータマグネット１２２ａのロータ軸１２
２ｂの一方はハウジング１２５のボス１２５ａ内に挿着
された軸受１２７ａ、　１２７ｂを介して回転可能に支
持されている。

さらに、ハウジング１２５に形成されたフランジ１２５
ｂの上面には鉄基板（以下ヨーク９８と称する）か固定
され、このヨーク９８の絶縁面９８ａとなる上面には６
個の扇形コイル９６をオレンジの輪切り状に配設したス
テータ９７か構成される。そして、ロータマグネット１
２２ａの下面は８極の扇形状に着磁され、この着磁面１
２２Ｃとステータ９７のコイル９６上面との間に僅かな
ギャップδを形成するようにロータマグネット１２２ａ
が支持される。

また、磁極とコイル９６の中心か重なった位置を基準に
±７．５゛の位置関係をなすコイル９６は、コイル９６
のトルク発生導体（直線部分）が磁極の境界部分と多く
重なり、コイルの発生トルクが不安定になる為、モータ
の回路より切離される。

一方、６個のコイル９６は互いにロータ軸１２２ｂを中
心に対向する２個のコイル９６を直列に連結したものを
一相とし、このうちの上記の条件に無い２相を直列に連
結し磁極（Ｎ極、Ｓ極）に応じて回転トルクが一方向に
発生するように電流の向きが制御される。

この形式のモータは、常に３相のうち１相のコイルは休
止しており、この切換えはロータ１２２か１５゛回転す
るごとにドライバーＩＣによって行われる。

すなわち、トルクの発生は、それぞれのコイルが同時に
ロータマグネットの全磁極に作用することにより起生ず
るようになっており、このロータマグネットの回転につ
れてＳＷｉ子を流は一つの極を形成するコイルから次の
極を形成するコイルへと逐次切換えられ、各コイルがト
ルクの発生を順送りに受持つ。そして一つの極のコイル
電流は接近してくる磁極の極性に応じて正負方向に切換
えられ、この電流の正負の切換えはロータマグネットの
極数とモータの回転速度で定まる同期周波数で行われる
。

この場合、トルクは主磁束の強さ、コイルの電流のみな
らす磁極とコイル９６との相対位置関係によっても変わ
るから、ロータマグネット１２２ａの回転によるロータ
マグネット１２２ａの磁極とコイル９６との相対位置関
係の変化に応じて、適切に各コイルの電流を制御し、結
果的にどの瞬間にも発生するトルクが常に一定であるよ
うにしなければならない。

しかるに、このトルクかロータマグネット１２２ａの位
置関係によって変化すると、モータの回転速度が瞬間的
に変動し、いわゆるワウフラッタの原因になる。ＡＶＩ
器モータにとって、このワウフラッタは致命的となるな
め、トルク変動は極力抑えることが必要である。

この制御を行うのがホール素子１００とコイル電流制御
回路であり、ホール素子１００がロータマグネット１２
２ａの磁極の位置を検出し、その信号に基づいて電子回
路か各相のコイルに適切な電流を分配する。

ここで、トルク発生のシーケンスか正確に行われるため
には、磁極、ホール素子１００の配列位置が正確でなけ
ればならす、各要素の配列間隔が不揃いであったり、円
周に偏心があったりすると、コイル電流を制御するシー
ケンスの周期性を狂わせ、モータの１回転の中で時間的
にトルクが変動することになる。

またロータマグネットの回転につれてトルクを発生する
磁極は順次変化して行くが、若しマグネットの着磁にむ
らがあれば、それが直ちに回転速度の変動の原因となっ
てあられれる。

そこで、各種ブラシレスモータのロータマグネットの着
磁分布状態を予め計測し、磁束密度のデータを収集する
必要がある。

この場合、このロータマグネット１２２ａの着磁分布を
測定するに際し、ロータマグネット１２２ａを一定速度
で回転させた状態で磁束密度測定装置の検出ヘッドをロ
ータマグネット１２２ａに対しラジアル方向に一定速度
で移動し、検出ｔ＼ラッド出力電圧を測定値として着磁
分布を求めるよう構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の着磁分布測定装置は、
ロータマグネットの回転速度を一定速度に制御すること
が困難なため、着磁分布を時間の関数で示す方式では誤
差が大きくなる難点を有し、また磁束データすなわち磁
束密度測定装置の出力電圧が速度に影響されることなく
測定されるには、ロータマグネットの回転数を低く設定
する必要かあるか、このためロータマグネットの駆動装
置による低速回転は回転むらか大きくなり、測定精度か
低下する難点を有していた。

そこで、本発明の目的は、ロータ支持手段の一部に回転
検出器を備えると共に、このロータに対しラジアル方向
に磁束密度測定装置の検出ヘッドを移動手段によりロー
タ１回転毎にステップ移動させるよう構成することによ
り、ロータの着磁分布を高精度に測定することのできる
ブラシレスモータの着磁分布測定装置を提供するにある
。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため、ブラシレスモータのロータ
を回転可能に支持し、このロータに対し検出ヘッドをロ
ータの１回転毎にラジアル方向にステップ移動してロー
タ上の着磁分布を測定する本発明のブラシレスモータの
着磁分布測定装置においては、 ロータを回転可能に支持するロータ支持手段と、この支
持手段に備えられた回転検出器と、前記ロータに対しヨ
ークを所定位置に位置決め支持するヨーク支持手段と、
前記ロータの着磁分布を測定する磁束密度測定装置と、
この磁束密度測定装置の検出ヘッドを前記ロータに対し
ラジアル方向に且つロータのロータ軸方向に移動する移
動手段とで構成することを特徴とする。

［作用コ 本発明に係るブラシレスモータの着磁分布測定装置は、
回転可能に支持されたロータに対しラジアル方向に磁束
密度測定装置の検出ヘッドを移動手段によりロータ１回
転毎にステップ移動させ、支持装置に備えられた回転検
出器としてのロータリエンコーダから発生するパルスを
回転角度として参照しながら磁束密度のデータを収集す
ることにより高精度の着磁分布の測定が達成される。

［実施例コ 次に、本発明に係るブラシレスモータの着磁分布測定装
置の実施例につき添付図面を参照しながら以下詳絽に説
明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すブラシレスモータの
着磁分布測定装置の全体図である。

この図において、参照符号１０はロータ支持手段を示し
、このロータ支持手段１０は、ベース１３上に回転可能
に垂直に軸支され、先端に係合部１６ａ（凹センタ）を
設けた主軸１６と、この主軸１６と同一軸線上上部にあ
って回転かつ軸方向摺動可能に軸支され、先端に主軸１
６の係合部１６ａと対向する係合部１８ａ（凹センタ）
を設けた補助軸１８と、ベース１３上立設して補助軸１
８を垂直に支持すべく逆り字型を形成した支持体２０と
、補助軸１８上端に係合してこの補助軸１８を軸方向に
押圧する重錘２２（第３図参照）とで構成されている。

また、参照符号１２２ａはロータマグネットを示し、こ
のロータマグネット１２２ａはフェライト系の材質で円
板状に形成され、この円板中心の上下に設けられた一対
のロータ軸１２２ｂとで構成され、このロータマグネッ
ト１２２ａは後述する上下の支持手段１０と同一線上に
回転可能に支持される。

すなわち、ベース１３に形成された貫通穴１０２に挿通
固定されたケース１０３の開口部にはハウジング１０４
が挿着されると共に、このハウジング１０４はその上端
縁に形成されたフランジ１０４ａをボルトにより固定さ
れている。

そして、ハウジング１０４の中央に形成された貫通穴の
上下には一対のベアリング１０６ａ。

１０６ｂが挿着され、このベアリング１０６ａ、　１０
６ｂに主軸１６が回転可能に軸支されている。

この場合、主軸１６の下部を支持しいているベアリング
１０６ｂを通過した主軸１６にはプーリ１０８か固定さ
れ、このプーリ１０８のボス部によりベアリング１０６
ｂの内輪を軸方向に押圧しこれに予圧を与えている。

さらに、主軸１６の上部も同様にベアリング１０６ｂに
より支持され、このベアリング１０６ｂを通過した主軸
１６の上部にはキャップ１１０が挿通支持されている。

そしてこのキャップ１１０にはその側面にロータ１２２
に回転を伝達するピン１１２が半径方向に突設している
。

このキャップ１１０と上部ベアリング１０６ａの間の主
軸１６に介挿された予圧カラー１１４は、波ワシャー１
１６を介してベアリング１０６ａの内輪を軸方向に弾力
的に押圧し、これに予圧を与えている。

そして、キャップ１１０には側面にビン１１２を半径方
向に突設させて、このビン１１２と係合すべく垂直なピ
ン１１７を植設したブラケット１１８をロータ軸１２２
ｂ下端に固定させて主軸１６の回転をロータ１２２に伝
達する回転伝達手段１０が構成される。これにより、ロ
ータ１２２は図示しない駆動源からプーリ１０８により
減速されな主軸１６の回転か回転伝達手段１０を介して
伝達されこの主軸１６と共に回転する。

一方、ロータ軸１２２ｂの上部にもロータ支持手段１０
が設けられている。すなわち、主軸１６の上部にはこの
主軸１６の凹センタ１６ａに対向すべく下端部に凹セン
タ１８ａを形成した補助軸１８が主軸１６と同一軸線上
に配置され、この補助軸１８は支持体２０に挿着された
リニアボールベアリング２４を介して回転かつ軸方向摺
動可能に支持されている。

尚、このリニアボールベアリング２４は通常市販されて
いるもので、その外輪は支持体２０の挿通孔２６内に固
定されると共に、その内部に複数のボールが保持器を介
して回転自在に支持される構造となっている。

このようにして、ロータ軸１２２ｂの上下両端は主軸１
６と補助軸１８とにより垂直に係合支持されるか、さら
に、この補助軸１８の上端部にはロータ軸１２２ｂの上
下両端に適正な押圧力を付与すべく、予め計量された適
正な重錘２２が着脱可能に挿嵌され、これによりロータ
軸１２２ｂの両端を適正に押圧しロータ１２２の安定し
た支持が達成される。

この場合、主軸１６の下端にはカップリング１６ａを介
してロータリエンコータ１６ｂが接続され、このエンコ
ーダ１６ｂによりロータ１２２の１回転に対し複数に分
割されたパルスを発生させて、この１回転分の計測か完
了すると計測器５０のプローブ５４をロータ１２２のラ
ジアル方向に１ステツプ移動させる。これを順次繰返し
ながら、座標分割されたロータ１２２上の磁気分布状態
を正確に測定することができる。

一方、第１図および第３図において、ブラシレスモータ
として組立られな状態と同様になるよう配設させて、ロ
ータマグネット１２２ａの着磁面１２２Ｃに対し所定の
間隙（磁気空隙長）をもってヨーク９８を設定するため
、これをヨーク支持手段１４の底部に貼着支持してロー
タマグネット１２２ａとヨーク９８相互間に磁界を生せ
しめるよう構成する。

そして、ロータマグネット１２２ａとヨーク９８との相
互の位置関係がブラシレスモータの種類により変化して
もこれに対応できるようヨーク支持手段１４はロータマ
グネット１２２ａに対し調整可能に構成されている。

すなわち、このヨーク支持手段１４は、ロータマグネッ
ト１２２ａに対し所定間隔をもって対設させるため、ベ
ース１３上に立設した支柱２８と（第３図参照）、この
支柱２８前側面に固定されたリニア力゛イドレール３０
を備えたベースプレート３２と、このリニアガイドレー
ル３０に摺動可能に挿嵌されたスライドテーブル３４と
、このスライドテーブル３４上に固定され上面に対をな
して配設された複数のピン穴３８を等ピッチで平行に縦
列に配設したテーブル３６と、このテーブル３６上の一
対のピン穴３８に選択的に適宜係合すべく端面から突出
した一対のピン３９を備えると共に、下面にヨーク９８
を貼着する平面を形成したブラケット２７とで構成され
ている。

従って、磁気隙長を設定するに際し、ブラケット２７の
保合ピン３９をテーブル３６の最適位置となる一対のピ
ン孔３８に選択的に係合位置決めすることができる。

この場合、ピン孔３８に係合したヨーク支持手段をさら
に微少位置決めするため、このヨーク支持手段を微少移
動する微小移動手段は次のように構成されている。

すなわち、このスライドテーブル３０の上部側面にはく
左側）には係止片４０が突設し、この係止片４０の下方
にはこれと対向して所定間隔離反した位置にブロック４
２がベースプレート３２上に固設されている。

そして、このブロック４２には円筒状に形成されたナツ
ト本体４４の一端が固定されると共に、このナツト本体
４４に精密螺子杆４６（マイクロメータと同様の構成）
が螺合し、このナツト本体４４の端部に設けられている
摘み４８の回転により螺子杆４６は係止片４０に対し、
進退移動可能に構成されている。

この場合、スライドテーブル３４はこの内部に設けられ
た図示しない引張りばねの張力により下方に（ベース側
）に向は付勢され、この付勢力によるスライドテーブル
３４の下方への移動は、これと一体的に構成されている
係止片４０の下面に螺子杆４６の先端を弾力的に当接す
ることにより阻止されている。

従って、螺子杆４６の摘み４８の回転操作により下面に
ヨークを貼着したテーブル３６を上下方向に微少移動さ
せてこのテーブル３６の位１を適宜設定することができ
る。

このようにして、各種ブラシレスモータにより異なるロ
ータマグネットに対するヨークの位置関係を短時間でし
かも高精度に設定することができる。

次に、第１図および第３図を基に磁束密度測定装置５０
につき説明する。

すなわち、この測定装置５０は、磁気検出ヘッド５２と
、この磁気検出ヘッド５２先端に延設され内部にホール
素子を埋設した杆状偏平のプローブ５４と、このホール
素子で検出した磁束密度を出力する出力装置（図示せず
）とで構成されている。

このように構成された磁気検出ヘッド５２は、移動手段
５５に支持され既に設定されているロータマグネット１
２２ａの着磁面１２２Ｃに対し、微少間隔をもってその
プローブ５４をロータ１２２のラジアル方向に移動させ
る。

この移動手段５５は、第４図乃至第６図に示すようにベ
ース１３上に立設した支柱５８と、この支柱５８に取付
けられたリニアガイドレール６０に挿嵌され昇降可能に
案内される移動台６１上に固定されたＬ字型の支持台６
２と、この支持台６２の水平面上に固定されたリニアカ
イトレール６４に摺動可能に案内され磁気検出ヘッド５
２を支持するホルダ６６と、ロータマグネッ）　１２２
ａの＠磁面に対し進退移動する移動手段５５である送り
機構で構成されている。

さらに、ベース１３上には先端に摘み６７を備えたねじ
軸６８を支柱５８の近傍にこれと平行に立設すると共に
、このねじ軸６８を支持台６２の後方側面に垂直に固定
されたナツト７０に螺合させ、このナツト７０を介して
磁気検出ヘッド５２を支持台６２と共に昇降移動可能に
構成する（第５図、第６図参照）。

そして、支持台６２のリニアガイドレール６４を介して
進退移動可能に載置されたホルダ６６上面には保合手段
５６か設けれている。

すなわち、この係合手段５６は第１図および第４図、第
５図に示すように、ホルタ６６上面に固定されたＬ字型
ブラケット７８と、このＬ字型ブラケット７８の垂直片
に対向すべく水平片の端部に固定された板バネ８４と、
ブラケット７８の垂直片を貫通するねじ穴に螺合し先端
に摘み８０を取付けな調整ねじ８２と、板バネ８４の内
側面に固定されたブロック８８に植設した係合ピン８６
と、このブロック８８を介してねじ軸７４に係合ピン８
６を押圧すべく、調整ねじ８２先端のフランジ９０とブ
ロック８８との間に介挿された圧縮コイルばね９２とで
構成される。

この場合、ブロック８８に植設された係合ピン８６はね
じ軸７４の外周に螺設されたねじ７！４７６に係合すべ
く、このねじ清７６のリード角に合わせ若干ｆＪＡ斜さ
せである。さらに係合ピン８６は圧縮コイルはね９２お
よび板バネ８４を介してこれらの付勢力の作用でねじ軸
７４に対し弾力的に押圧係合するよう構成されている。

そして、この係合ピン８６の押圧力は調整ねじ８２の回
転により調整が可能となっている（第４図参照）。

従って、検出ヘッド５２はこれを支持するホルダ６６か
適正なスラスト力で軸線方向に移動するよう前記ステッ
ピングモータ７２の出力軸の駆動力を所定の伝達トルク
以内に設定することかできる。

この場合、第１図に示すように検出ヘッド５２の本体部
分はホルダ６６に穿設された貫通穴内にスリーブ６６ａ
を介して貫通保持され、検出ヘッド５２の先端部分は被
検出体としてのロータ１２２に対し適性位置に位置決め
設定される。

そして、ロータマグネット１２２ａの着磁分布を検知す
る場合、検出ヘッド５２のプローブ５４の先端はロータ
マグネット１２２ａに対し適宜軸線方向に移動させ、適
正な初期位置を設定することができる。

さらに、プローブ５４の先端とロータリマグネット１２
２ａの着磁面に対する上下の間隔はベース１３上に立設
したねじ軸６８の摘み６７の回転操作により微調整しロ
ータ１２２の検出される着磁面に対し、適正な間隔に設
定することができる。

このようにして、適正位置に設定された磁気検出ヘッド
５２のプローブ５４は回転駆動されるロータ１２２に対
し、ステッピングモータ７２の回転制御による軸線方向
の移動で正確に磁気計測することができる。

尚、グローブ５４の直線移動端はホルダ６６の下面の前
後に固定されたドッグ６６ｂどこれを検出すべく支持台
６２の前面に配設された一対のリミットスイッチ６２ａ
、　６２ｂにより検出ヘッドの前後移動端が検出される
（第１図および第５図参照）。

このように、磁気検出ヘッド５２を支持したホルダ６６
は、これと係合する係合手段５６をその駆動部となるス
テッピングモータ７２のねじ軸７４の消７６と警力的係
合するように構成することにより、伝達トルクか適正に
制限され安定した送り機幅を得ることができる。

［発明の効果］ 前述した実施例から明らかなように、本発明に係るブラ
シレスモータの＠磁分布測定装置は、ロータマグネット
の支持手段に回転検出器を備えると共に、このロータマ
グネットに対しラジアル方向に磁束密度測定装置の検出
ヘッドを移動手段によりロータマグネット１回転毎にス
テップ移動させるよう構成することにより、ブラシレス
モータの回転特性を決定するロータマグネットの＠磁分
布を高精度に測定することができ、さらに各種寸法の異
なるブラシレスモータのロータマグネットの着磁分布測
定にも容易に対応することかできる等多くの利点を有す
る。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、前述
の実施例に限定されることなく本発明の精神を逸脱しな
い範囲内において種々の設計変更をなし得ることは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブラシレスモータの着
磁分布測定装置の全体図、第２図はブラシレスモータの
全体断面図を示し、第２図（ａ）はその縦断面図、第２
図（ｂ）は第２図（ａ）のＡ−Ａ断面図、第３図は着磁
分布測定装置の全体斜視図、第４図は着磁分布測定装置
に使用される送り機構の部分拡大斜視図、第５図は第１
図のＢ−Ｂ断面図、第６図は第１図のＣ矢視図である。 １０・・・ロータ支持手段　１３・・・ベース１４・・
・ヨーク支持手段 １６・・・主軸 １６ａ、１８ａ・・・係合部（凹センタ）１８・・・補
助軸　　　　　２０・・−支持体２２・・・重錘 ２４・・・リニアボールベアリング ２６・・・挿通孔　　　　　２７・・・ブラケット２８
・・・ヨーク ３０・・・リニアカイトレール ３２・・・ベースプレート ３４・・・スライドテーブル ３６・・・テーブル　　　　３８・・・ピン孔４６・・
・螺子杆　　　　　５０・・・測定装置５２・・・磁気
検出ヘッド　５４・・・プローブ５５・・・係合手段　
　　　５６・・・移動手段５８・・・支柱　　　　　　
６０・・・カイトレール６２・・・支持台　　　　　６
４・・・カイトレール６６・・・ホルダ　　　　　６８
．７４・・・ねじ軸７２・・・ステッピングモータ ７６・・・ねじ講　　　　　８２・・・ねじ軸８６・・
・ｆ果合ピン ９７・・・ステータ １００・・・ホール素子 １２２ａ・・・ロータマグネッ １２２ｂ・・・ロータ軸 ９６・・・コイル ９８・・・ヨーク １２２・・・ロータ ト １２２Ｃ・・・着磁面 ＼、〜−／ ＦＩＧ、２ （Ｇ） （ｂ） ＦＩＧ− ＦＩＧ 手続補正書（麗） １．事件の表示 平成　２年　特許願　第１４８７１０号２、発明の名称
　　　　　　　　　　　　　　　１ブラシレスモータの
着磁分布測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都青梅市東青梅−丁目１６７番地の１名
　称　　日本ケミコン株式会社 代表者　佐藤敏明 ４、代理人 ６、補正の対象

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブラシレスモータのロータを回転可能に支持し、
   このロータに対し検出ヘッドをロータの１回転毎にラジ
   アル方向にステップ移動してロータ上の着磁分布を測定
   するブラシレスモータの着磁分布測定装置において、 ロータを回転可能に支持するロータ支持手 段と、この支持手段に備えられた回転検出器と、前記ロ
   ータに対しヨークを所定位置に位置決め支持するヨーク
   支持手段と、前記ロータの着磁分布を測定する磁束密度
   測定装置と、この磁束密度測定装置の検出ヘッドを前記
   ロータに対しラジアル方向に且つロータの回転軸方向に
   移動する移動手段とで構成することを特徴とするブラシ
   レスモータの着磁分布測定装置。