JPH1155902A - センサ組み込みモータの構造 - Google Patents

センサ組み込みモータの構造

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JPH1155902A
JPH1155902A JP9204140A JP20414097A JPH1155902A JP H1155902 A JPH1155902 A JP H1155902A JP 9204140 A JP9204140 A JP 9204140A JP 20414097 A JP20414097 A JP 20414097A JP H1155902 A JPH1155902 A JP H1155902A
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JP
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rotor
sensor
stator
bearing
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JP9204140A
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Akihiko Takarada
明彦 宝田
Toshihiro Iwamatsu
俊博 岩松
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Oriental Motor Co Ltd
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Oriental Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの全長を長くすることなく、センサを
組み込まない従来のモータの全長とほぼ同一にする。 【解決手段】 回転子鉄心６ａ，６ｂを有する回転子３
と、回転磁界を形成するために固定子鉄心４に巻線５が
巻装される固定子２とからなるモータ１であり、前記回
転子鉄心６ａ，６ｂは端面部に、該回転子３の外径より
も小さい径のほぼ円筒状に凹部２１が形成されるととも
に、該凹部２１を含め、該凹部２１に連通する前記固定
子２の巻線５の端面までの空間２２内に、回転子軸７を
貫通させながら回動自在に支持する軸受９を嵌着したモ
ータフレーム１１の一部と、該軸受９の外側にモータ１
の位置、または速度などを検出するセンサ２３とが配設
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置または速度な
どの検出用センサが組み込まれるモータの構造に関し、
例えば、該センサが組み込まれるハイブリッド型ステッ
ピングモータ、ＶＲ型ステッピングモータ、ＤＣブラシ
レスモータまたはセンサを、レゾルバとして機能させる
モータの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のよく知られているセンサ組み込み
モータの構造として、可変磁気抵抗レゾルバなどのセン
サが組み込まれるモータの場合、モータ部分と、位置ま
たは速度などの検出用センサ部分とを軸方向に並べて配
置し、それぞれの回転軸を共通にして、ひとつのハウジ
ング内に収容したものが開示されている。（特開平1-16
4298号公報）
【０００３】そして、モータに、一般的なエンコーダま
たはレゾルバのような位置および速度などを検出するセ
ンサを組み込む場合、図２に示すようなモータの構造が
採用されている。図２において、モータ１０１は、固定
子１０２と、該固定子１０２内の軸心上に回動自在に配
設された回転子１０３とからなる。該固定子１０２は、
回転磁界を形成するため、その固定子鉄心１０４に巻線
１０５が巻装されており、前記回転子１０３は、回転子
鉄心１０６と回転子軸１０７とからなり、軸受１０８，
１０８を介してフレーム１０９，１０９に回動自在に支
持されている。
【０００４】モータの回転子位置を検出する方法として
は、ＤＣモータ等で適用されている回転子に固着された
永久磁石の磁束を、ホール素子等の磁気センサで検出す
る方法や、サーボモータなどに見られるように、モータ
の出力軸側と反対側に光学式エンコーダ等の位置センサ
１１０を配設するものが一般的である。（例えば、特開
平8-168210号公報）
【０００５】
【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、前記例えば、可変磁気抵抗式レゾルバや光
学式エンコーダなどのセンサを組み込んだモータの構造
にあっては、モータ本体の寸法のほかに、センサとして
の前記エンコーダ部分などの寸法が加算されるため、モ
ータ全体の寸法が長くなるという問題点があった。この
場合、モータ全長を従来品と同サイズに保持しようとす
ると、回転子全長を短くすることが避けられず、同一寸
法のモータに比べて出力が低下する原因になっていた。
【０００６】他方、前記特開平1-164298号公報に記載さ
れたものでは、モータ部分とセンサ部分の外径寸法が同
一になっており、鉄心を形成する鉄板の共用化などメリ
ットがあるが、該モータ側から発生される磁束の影響
を、前記センサ側が受け易く、ある程度モータ部分とセ
ンサ部分との距離が必要である。このため、前記モータ
の全長は長くなるという問題点があった。
【０００７】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、モータの全長を長くす
ることなく、センサを組み込まない従来のモータの全長
とほぼ同一の、センサ組み込みモータの構造を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、回転子鉄心を有する回転子と、回転
磁界を形成するために固定子鉄心に巻線が巻装される固
定子とからなるモータにおいて、次のとおりである。
【０００９】（１） 前記回転子鉄心は端面部に、該回
転子外径よりも小さい径のほぼ円筒状に凹部が形成され
るとともに、該凹部を含め、該凹部に連通する前記固定
子の巻線端面までの空間内に、回転子軸を貫通させなが
ら回動自在に支持する軸受を嵌着したモータフレームの
一部と、該軸受の外側に前記モータの位置または速度な
どを検出するセンサとが配設されることを特徴とする。
【００１０】（２） （１）において、前記センサは固
定部と回動部とからなり、該固定部と前記軸受とは、前
記モータの一方のフレームに配設されるとともに、前記
回動部は、前記固定部に協動するように前記回転子軸に
固着されることを特徴とする。
【００１１】前記のように構成されたセンサ組み込みモ
ータの構造は、該モータのトルクの発生に寄与しない回
転子鉄心の端部に面する内側をくりぬき、このくりぬか
れた凹部に回転子軸用の軸受を嵌着したモータフレーム
の一部を配設するとともに、該軸受の外側で、固定子の
巻線端面までの空間に、センサを配設して、これらの凹
部および該空間に前記軸受およびセンサを収容し、該モ
ータ構造の薄型化を図っている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００１３】図１は、本発明のセンサ組み込みモータの
構造の一実施例を示す２相ハイブリッド型ステッピング
モータの場合の構成説明図で、回転子の構造の理解を容
易くするために、回転子のみ半断面にした縦断面図であ
る。
【００１４】図１において、前記ステッピングモータ１
は、固定子２と、該固定子２内の軸心上に回動自在に配
設された回転子３とからなる。該固定子２は、その固定
子鉄心４に、内側に向かって放射状に複数個の磁極が配
設されており、それぞれの磁極の内周面には円周方向に
複数個の固定子極歯４ａが等ピッチで形成されている。
そして、該固定子２は、回転磁界を形成するため前記固
定子鉄心４のそれぞれの磁極に巻線５が巻装されるとと
もに、該巻線５を包囲し、かつ前記固定子鉄心４の内周
面に嵌合するモータフレーム１０，１１に、図示しない
ねじ等により、締結、支持されている。
【００１５】前記回転子３は、回転子鉄心６ａ，６ｂお
よび軸７とともに、該軸７を貫通させながら軸受８，９
を介して前記フレーム１０，１１に回動自在に支持され
ている。該回転子３には、軸７上に前記２個の回転子鉄
心６ａ，６ｂと、該回転子鉄心６ａ，６ｂの中間に挟持
され、かつ軸方向に磁化されたリング状の永久磁石６ｃ
が配設されている。また、前記回転子鉄心６ａ，６ｂの
外周面には、前記固定子極歯４ａに対向して円周方向に
同一等ピッチで、複数個の回転子極歯６ｄが形成されて
いる。
【００１６】前記回転子３の前記回転子鉄心６ａ，６ｂ
の端面部には、該回転子３の外径よりも小さい径で、該
回転子３のトルク発生にほとんど影響しない範囲に、該
軸７に平行な円筒状の凹部２１が形成されている。前記
回転子鉄心６ａ，６ｂの端面部に形成された前記凹部２
１内には、ほとんど磁束は通らず、凹状にくりぬいても
該モータの発生トルクには、殆ど影響しない。
【００１７】ここで、前記回転子鉄心６ａ，６ｂは、前
記凹部２１を形成するための内周をくりぬいた鉄板と、
くりぬかない鉄板との２種類が、積層されており、前記
回転子鉄心６ａ，６ｂの中間に挟持されたリング状の永
久磁石６ｃは、その厚さが薄くても十分な磁束密度が得
られるように、エネルギ積が高いネオジウムボロン系の
永久磁石を採用している。
【００１８】前記回転子鉄心６ａ，６ｂの一方の回転子
鉄心６ｂ、すなわち前記軸７が出力軸として、外部に突
出しない側の回転子鉄心６ｂに形成された前記凹部２１
内に、前記軸受９が嵌着されている前記フレーム１１の
中央部分が位置するように、該フレーム１１が段階の付
いたややすり鉢状に形成されている。
【００１９】そして、該軸受９の外側で、前記段階付き
すり鉢状のフレーム１１の段部１１ａに形成された空間
２２に、前記回転子３の位置または回転速度を検出する
センサ２３が配設されている。ここに形成されている前
記空間２２は、前記軸受９の外側で、丁度前記固定子２
の巻線５の端面に相当する部分までに画成されている。
【００２０】前記センサ２３は可変磁気抵抗式レゾルバ
であり、ステッピングモータと相似形の固定部２３ａと
回動部２３ｂとからなる。該固定部２３ａは、前記段階
付きすり鉢状のフレーム１１の段部１１ａ内に嵌着され
るとともに、前記回動部２３ｂは、前記固定部２３ａと
無接触で相互に作用するように、前記軸７の端部７ａに
固着され、かつ前記センサ２３に接続される電子回路が
形成されたプリント回路基板２４が設けられている。な
お、２５は前記モータ１の端部カバーである。
【００２１】前記センサ２３の作用は、前記固定部２３
ａの鉄心には位置検出用に巻線が回巻されており、前記
固定部２３ａと回動部２３ｂとの位置関係により、前記
巻線インダクタンスが変化することで、前記回動部２３
ｂ、すなわち回転子軸７の位置を検出する。
【００２２】本実施例の他の例として、次のことが挙げ
られる。 （１） 前記モータの構造において、前記センサと前記
軸受とを入れ替える構造にすることができる。 （２） モータとして、ダブルスタック、トリプルスタ
ックのステッピングモータに適用できるとともに、ステ
ッピングモータ以外のモータにも適用できる。 （３） センサとしての可変磁気抵抗式レゾルバ以外の
小型センサ、例えば光学式エンコーダなどにも適用でき
る。
【００２３】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更，付加が可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のセンサ組み込みモータの構造によれば、回転子鉄心は
端面部に、該回転子外径よりも小さい径のほぼ円筒状に
凹部を形成し、該凹部を含め、該凹部に連通する固定子
の巻線端面までの空間内に、回転子軸を貫通させながら
回動自在に支持する軸受を嵌着したモータフレームの一
部と、該軸受の外側に前記モータの位置または速度など
を検出するセンサとが配設されるので、モータの全長を
長くすることなく、センサを組み込まない従来のモータ
の全長に比べて、ほぼ同一にすることができる。このた
め、さらに、モータ部分の薄型化を図ることができると
同時に、同一寸法のモータに比べて、モータが本来有す
る、出力や特性を低下させないですむという効果を奏す
る。
【００２５】このため、従来の位置または速度制御用モ
ータに比較して、その全長を短くすることができる。ま
た、回転子の慣性を小さくできるため、モータの加速ま
たは減速特性の向上を図ることができる。さらに、セン
サの磁気抵抗を検出する固定部、回動部間の間隙部分
は、磁束密度の大きいモータの固定子、回転子間の間隙
から、磁束密度の小さい内周方向に離れるため、前記モ
ータの回転子、前記センサ間の距離を短くすることがで
きる。同時に、前記モータの回転子、前記センサ間に軸
受が介在されるため、一定のシールド効果が期待でき
る。さらに、前記センサの固定部を、モータフレームに
組み付けられるので、該モータの構造が簡単で、容易に
組立が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセンサ組み込みモータの構造の一実施
例を示す２相ハイブリッド型ステッピングモータの構成
説明図で、回転子の構造の理解を容易くするために、回
転子のみ半断面にした縦断面図である。
【図２】従来のセンサ組み込みモータの構造を示す縦断
面図である。
【符号の説明】 １ ステッピングモータ ２ 固定子 ３ 回転子 ４ 固定子鉄心 ５ 巻線 ６ａ，６ｂ 回転子鉄心 ７ 軸 ７ａ 端部 ８，９ 軸受 １０，１１ モータフレーム １１ａ 段部 ２１ 凹部 ２２ 空間 ２３ センサ ２３ａ 固定部 ２３ｂ 回動部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転子鉄心を有する回転子と、回転磁界
    を形成するために固定子鉄心に巻線が巻装される固定子
    とからなるモータにおいて、 前記回転子鉄心は端面部に、該回転子外径よりも小さい
    径のほぼ円筒状に凹部が形成されるとともに、該凹部を
    含め、該凹部に連通する前記固定子の巻線端面までの空
    間内に、回転子軸を貫通させながら回動自在に支持する
    軸受を嵌着したモータフレームの一部と、該軸受の外側
    に前記モータの位置または速度などを検出するセンサと
    が配設されることを特徴とするセンサ組み込みモータの
    構造。
  2. 【請求項２】 前記センサは固定部と回動部とからな
    り、該固定部と前記軸受とは、前記モータの一方のフレ
    ームに配設されるとともに、前記回動部は、前記固定部
    に協動するように前記回転子軸に固着されることを特徴
    とする請求項１に記載のセンサ組み込みモータの構造。
JP9204140A 1997-07-30 1997-07-30 センサ組み込みモータの構造 Pending JPH1155902A (ja)

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US09/343,108 US6225715B1 (en) 1997-07-30 1999-06-29 Construction of a motor with a built-in sensor
DE10007162A DE10007162A1 (de) 1997-07-30 2000-02-17 Aufbau eines Motors mit eingebautem Sensor

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