JPH1189204A - 直流ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のアウタロータ形直流ブラシレスモータ
の利点を維持しつつ、組立てが容易であると共に、高精
度の回転数制御及び位置決め制御、加速減速時間の短縮
が可能である等の高度の回転性能及び分解能を備えたア
ウタロータ形の直流ブラシレスモータを提供すること。 【解決手段】 電機子からなるステータ２と、一端に開
口部８を有し、回転軸５を介して支承された界磁からな
るロータ７と、転流手段と、ロータ７の回転数を検出す
る回転数検出手段を含む速度制御機構とを備えたアウタ
ロータ形の直流ブラシレスモータにおいて、前記速度制
御機構における回転数検出手段が、ロータ７の開口部８
端面に、回転軸５を中心とし且つ前記開口部８端面の外
周より内側の円周に沿って等間隔に設けられた光反射性
目盛２３と、静止部材又はステータ２に、光反射性目盛
２３の回転経路に沿って設けられた反射形光位置センサ
２４とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密な回転数制御
が可能な直流ブラシレスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】直流ブラシレスモータとして、例えば特
開平６−２８４６６８号公報及び特開平８−３７７６８
号公報等に開示されるように、静止部材に固定された電
機子からなるステータと、一端に開口部を有し、ステー
タの外側にそれと同軸線上に配置されると共に回転軸を
介して静止部材に支承された界磁からなるロータと、ス
テータへの入力電流を無刷子方式で各コイルに振り分け
るホール素子等からなる転流手段と、ロータの回転数を
検出する回転数検出手段を含み、その検出信号に基づい
てロータの回転数を設定値に追従させる速度制御機構と
を備えたアウタロータ形のものが周知である。

【０００３】しかしながら、従来の前記直流ブラシレス
モータでは、速度制御機構における回転数検出手段とし
て、ロータに磁極が組み込まれると共に静止部材に固定
された配線基板に所定矩形パターンの配線が設けられて
なり、ロータの回転により前記矩形配線に生じる電流変
化を測定してロータの回転数を検出するようにした周波
数発電方式が広く採用され、このような回転数検出手段
からの検出信号に基づいてロータの回転数が設定値に追
従するようにフィードバック制御されるものである。こ
の速度制御機構は、ロータの回転数を定められた一定回
転数に維持する場合には十分な効果を発揮し得るとして
も、サーボモータのように高度の回転性能、高精度の回
転数制御が要求される場合には十分に対応できないとい
う問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
のアウタロータ形直流ブラシレスモータの利点を維持し
つつ、組立てが容易であると共に、高精度の回転数制御
及び位置決め制御、加速減速時間の短縮が可能である等
の高度の回転性能及び分解能を備えたアウタロータ形の
直流ブラシレスモータを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題は本発明により
解決することができる。本発明に係る請求項１に記載の
直流ブラシレスモータは、静止部材に固定された電機子
からなるステータと、一端に開口部を有し、ステータの
外側にそれと同軸線上に配置されると共に回転軸を介し
て静止部材に支承された界磁からなるロータと、ステー
タへの入力電流を無刷子方式で各コイルに振り分ける転
流手段と、ロータの回転数を検出する回転数検出手段を
含み、その検出信号に基づいてロータの回転数を設定値
に追従させる速度制御機構とを備えたアウタロータ形の
直流ブラシレスモータにおいて、前記速度制御機構にお
ける回転数検出手段が、ロータの開口部端面に、回転軸
を中心とし且つ該開口部端面の外周より内側の円周に沿
って等間隔に設けられた光反射性目盛と、静止部材又は
ステータに、光反射性目盛の回転経路に沿ってそれに発
光素子及び受光素子の光軸を向けて設けられた反射形光
位置センサとからなることを特徴としている。

【０００６】前記構成において、ステータである電機子
に電流が入力されると、その電流は転流手段により無刷
子方式で各コイルに振り分けられ、それらのコイルに流
れる電流とロータである界磁の磁束との相互作用により
ロータに回転力が与えられる。速度制御機構において、
回転数検出手段がロータの回転数を検出すると共にその
検出信号に基づいてロータの回転数が設定値に追従する
ようにフィードバック制御される。

【０００７】前記回転数検出手段における反射形光位置
センサは、その発光素子から発した光を光反射性目盛の
回転経路に入射させると共に各光反射性目盛で反射され
た光をその受光素子によって受光する。ロータの回転は
各光反射性目盛における光の反射によるパルス数に変換
されるので、単位時間当りの反射光のパルスを計数する
ことによりロータの回転数を検出することができる。

【０００８】前記光反射性目盛は、例えば、鏡面に加工
されたロータの開口部端面に光吸収剤を所定円周に沿っ
て等間隔に塗布することにより、或は鏡面に加工された
反射板に光吸収剤を所定円周に沿って等間隔に塗布して
なるものを前記開口部端面に付設することにより形成さ
れてもよい。また、前記光反射性目盛は、例えば、鏡面
に加工された反射板に開口スリットを所定円周に沿って
等間隔に穿設してなるものを黒色塗料の塗布等により光
吸収性に加工された前記開口部端面に付設することによ
り形成されてもよい。

【０００９】前記構成の速度制御機構では、光反射性目
盛及び反射形光位置センサはロータ外周よりも中心軸側
に配置されているので、外部環境による光反射性目盛や
反射形光位置センサの損傷や入反射光の遮断等の影響を
受けにくく、外部入射光による反射形光位置センサの誤
作動も無くすことができる。

【００１０】請求項２に記載の直流ブラシレスモータ
は、光反射性目盛が、請求項１に記載のようにロータの
開口部端面に、回転軸を中心とし且つ該開口部端面の外
周より内側の円周に沿って等間隔に設けられる代りに、
ロータ内面に回転軸を中心とする円周に沿って等間隔に
設けられたものであり、その他の構成は請求項１に記載
の場合と同様である。

【００１１】前記光反射性目盛も、請求項１に記載の場
合と同様に、例えば、鏡面に加工されたロータ内面に光
吸収剤を所定円周に沿って等間隔に塗布することによ
り、或は鏡面に加工された反射板に光吸収剤を所定円周
に沿って等間隔に塗布してなるものをロータ内面に付設
することにより形成されてもよい。また、前記光反射性
目盛は、例えば、鏡面に加工された反射板に開口スリッ
トを所定円周に沿って等間隔に穿設してなるものを黒色
塗料の塗布等により光吸収性に加工されたロータ内面に
付設することにより形成されてもよい。光反射性目盛が
設けられるロータ内面として、例えば、ロータ内部にお
ける回転軸と直角をなす平面部分又は回転軸に平行な内
周面部分を好適に選択することができる。

【００１２】前記構成の速度制御機構でも、請求項１に
記載の場合と同様に、光反射性目盛及び反射形光位置セ
ンサがロータ外周よりも中心軸側或はロータ内部に配置
されると共に、ロータが回転数検出手段に対して保護ケ
ースとなるので、外部環境による光反射性目盛や反射形
光位置センサの損傷や入反射光の遮断等の影響を受けに
くく、外部入射光による反射形光位置センサの誤作動も
無くすことができる。

【００１３】前記請求項１及び２に記載の反射形光位置
センサは、静止部材又はステータに直接設けられてもよ
く、或は請求項３に記載のように、前記静止部材又はス
テータに固定された配線基板上に設けられてもよい。こ
の反射形光位置センサでは、発光素子及び受光素子が、
透過形光位置センサの場合と異なって光反射性目盛の回
転経路を挟まずに、その一方側においてのみ互いに隣接
して一体に配置されるため、回転数検出手段の組付け
は、従来のアウタロータ形直流ブラシレスモータにおけ
るその組付け手順を基本的に変更することなく行なわれ
るものである。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明を図面に示す実施例に基づい
て具体的に説明する。

【００１５】［実施例１］図１は本発明の実施例１に係
る直流ブラシレスモータの縦断面図、図２は図１に示す
直流ブラシレスモータにおける配線基板裏面側からステ
ータ方向を透視した場合の側面図である。

【００１６】同図において、静止部材（図示を省略す
る）と一体化された円筒状ブラケット１に電機子からな
るステータ２と配線基板３とがねじ４で固定され、ブラ
ケット１に回転軸５がステータ２と同軸線上に軸受６を
介して支承され、界磁からなるロータ７が、その一端の
開口部８端面を配線基板３と近接させ且つステータ２を
囲繞するように回転軸５と同心に配置されると共に、そ
の他端の側端部９において回転軸５先端に結合された基
部１０にねじ１１で固定され、ステータ２の各コイル１
２とロータ７のヨーク内周における各マグネット片１３
とが半径方向に間隙を置いて対向配置されている。

【００１７】ロータ７の開口部８端面には検出用円板２
１が該開口部８端面の外周よりも内側において貼着さ
れ、前記検出用円板２１の表面が鏡面に加工されると共
にその表面に光吸収剤２２が所定円周に沿って等間隔に
塗布され、それによって検出用円板２１に光反射性目盛
２３が形成されている。なお、光反射性目盛２３は、前
記のように検出用円板２１等を介することなく、開口部
８端面に直接形成されてもよい。

【００１８】配線基板３には反射形光位置センサ２４が
光反射性目盛２３の回転経路に沿ってそれに発光素子２
５及び受光素子２６の光軸を向けて設けられ、前記光反
射性目盛２３と反射形光位置センサ２４とは協働してロ
ータ７の回転数検出手段を構成している。なお、配線基
板３には、さらに、前記回転数検出手段と協働してロー
タ７の速度制御機構を構成する制御部材（図示を省略す
る）と、ステータ２への入力電流を所定コイル１２に振
り分ける転流手段としてのホール素子及びその関連部材
等（何れも図示を省略する）が設けられている。

【００１９】［実施例２］図３は本発明の実施例２に係
る直流ブラシレスモータの縦断面図である。同図に示す
ものでは、ロータ７の回転数検出手段が実施例１の場合
と異なる位置に設けられ、その他の構成は実施例１の場
合と同様である。

【００２０】すなわち、ロータ７内部における回転軸５
と直角をなす側端部９内面に、実施例１と同様の光反射
性目盛２３が形成された検出用円板２１が貼着され、ス
テータ２から前記側端部９内面と平行に延設されたアー
ム２７には実施例１と同様の反射形光位置センサ２４が
光反射性目盛２３の回転経路に沿ってそれに発光素子２
５及び受光素子２６の光軸を向けて固定され、前記反射
形光位置センサ２４の配線２８はステータ２の内部を通
って配線基板３の所要端子に接続されている。なお、光
反射性目盛２３は、前記のように検出用円板２１等を介
することなく、側端部９内面に直接形成されてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る請求項１及び２に記載の直
流ブラシレスモータは以上のように構成されるので、従
来のアウタロータ形直流ブラシレスモータの利点を維持
しつつ、高精度の回転数制御及び位置決め制御、加速減
速時間の短縮が可能であり、高度の回転性能を備える。

【００２２】特に前記直流ブラシレスモータでは、光反
射性目盛を高精度の印刷技術や製版技術等の採用により
極めて小さな線幅で形成することができるので、１回転
当りのパルス数を多く取ることが可能であり、それによ
ってより高い分解能でロータの回転数を検出することが
できる。また、前記直流ブラシレスモータでは、光反射
性目盛の回転経路に沿ってその反射面側においてのみ反
射形光位置センサが配置されるので、各構成部品の組立
てや光反射性目盛の形成が容易になる。

【００２３】請求項１に記載の直流ブラシレスモータで
は、光反射性目盛及び反射形光位置センサがロータ外周
よりも中心軸側に配置され、請求項２に記載の直流ブラ
シレスモータでも、光反射性目盛及び反射形光位置セン
サがロータ外周よりも中心軸側或はロータ内部に配置さ
れるので、外部環境による光反射性目盛や反射形光位置
センサの損傷や入反射光の遮断等の影響を受けにくい。

【００２４】また、請求項３に記載のものでは、反射形
光位置センサが静止部材又はステータに固定された配線
基板上に設けられているので、配線基板の取付けと同時
に反射形光位置センサの設置が完了する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る直流ブラシレスモータ
の縦断面図である。

【図２】図１に示す直流ブラシレスモータにおける配線
基板裏面側からステータ方向を透視した場合の側面図で
ある。

【図３】本発明の実施例２に係る直流ブラシレスモータ
の縦断面図である。

【符号の説明】

２ ステータ ５ 回転軸 ７ ロータ ８ 開口部 ２３ 光反射性目盛 ２４ 反射形光位置センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋藤 正昭 京都府京都市南区久世殿城町338番地 シ ンポ工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止部材に固定された電機子からなるス
   テータと、一端に開口部を有し、ステータの外側にそれ
   と同軸線上に配置されると共に回転軸を介して静止部材
   に支承された界磁からなるロータと、ステータへの入力
   電流を無刷子方式で各コイルに振り分ける転流手段と、
   ロータの回転数を検出する回転数検出手段を含み、その
   検出信号に基づいてロータの回転数を設定値に追従させ
   る速度制御機構とを備えたアウタロータ形の直流ブラシ
   レスモータにおいて、 前記速度制御機構における回転数検出手段が、ロータの
   開口部端面に、回転軸を中心とし且つ該開口部端面の外
   周より内側の円周に沿って等間隔に設けられた光反射性
   目盛と、静止部材又はステータに、光反射性目盛の回転
   経路に沿ってそれに発光素子及び受光素子の光軸を向け
   て設けられた反射形光位置センサとからなることを特徴
   とする直流ブラシレスモータ。
2. 【請求項２】 静止部材に固定された電機子からなるス
   テータと、一端に開口部を有し、ステータの外側にそれ
   と同軸線上に配置されると共に回転軸を介して静止部材
   に支承された界磁からなるロータと、ステータへの入力
   電流を無刷子方式で各コイルに振り分ける転流手段と、
   ロータの回転数を検出する回転数検出手段を含み、その
   検出信号に基づいてロータの回転数を設定値に追従させ
   る速度制御機構とを備えたアウタロータ形の直流ブラシ
   レスモータにおいて、 前記速度制御機構における回転数検出手段が、ロータ内
   面に回転軸を中心とする円周に沿って等間隔に設けられ
   た光反射性目盛と、静止部材又はステータに、光反射性
   目盛の回転経路に沿ってそれに発光素子及び受光素子の
   光軸を向けて設けられた反射形光位置センサとからなる
   ことを特徴とする直流ブラシレスモータ。
3. 【請求項３】 反射形光位置センサが静止部材又はステ
   ータに固定された配線基板上に設けられた請求項１又は
   ２記載の直流ブラシレスモータ。