JPS6110943A - 直流モ−タのロ−タ位置検出センサ− - 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】 ［技術分野］ 本発明は直流モータのロータ位置検出センサー、殊に機
械的にロータの回転位置の検出を行なうむのに関する。

［背景技術１ 直流モータにおけるロータの位置検出セン→）−として
は、ホール素子と磁石、７オトカブラ等による非接触型
のものの他に、セグメントを有してロータの軸に取り付
けられた回転体（整流子）と、この回転体のセグメント
に接触する刷子とを用いた低コストででトる機械的セン
サーがある。、二の機械的センサーにあっては低騒音化
のために刷子として金属刷子を使用すると、陽極側の刷
子の摩耗が陰極側の刷子の摩耗より釜く、ｇ命の点で・
問題かあった。

［発明の目的１ 本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは対の刷子の摩耗を均等化して長寿命
化を図った直流モータのロータ位置検出センサーを提供
するにある。

［発明の開示１ しかして本発明はロータの軸に取すイ′：ｊけられた一
月の軸り向にＡｌユふ゛セグメントを有する回転体と、
この回転体の両セグメントに摺接する月の刷子とからな
るロータの回転位置検出センサーにおいて、月の刷子（
二おける陽極側の刷子は連続した外周面を有する共通側
セグメントに接触させ、他方の陰極側の刷子は非連続外
周面を有する他方の切換側セグメントに接触させたこと
を要旨とするものであって、陽極側の刷子は陰極側の刷
子よりも摩耗か大きいことと、セグメントか連続である
か非連続であるかで刷子の摩耗が異なってくることとに
より、月の刷子の摩耗程度かつり合うようにようにした
ものである。

以下本発明を図示の２極直流モータの実施例に基づいて
詳述すると、軸方向両端が軸受台プロン２Ｂ　ａ　、　
Ｂ　ｂで支持さね７、周囲にステータＳが配されている
ロータＲは、軸２とこの軸２に固着された磁石１とから
構成されている。この磁石１と軸２との結合は磁石］の
強度に応して選択されるものであって、磁石〕がプラス
ティック磁石であるなら圧入、鋳造磁石ではグイキャス
ト又は同時成形、焼結磁石では接着又はボンティング、
同時成形、グイキャスト等の手段によりなされるが、図
示例の場合はエポキシ樹脂のような接着性を有する樹脂
のボッティングによりなされている。第３図中・↓］は
磁石］内周面と軸２との間に充填されたボッティング樹
脂である。また図中３はボッティング樹脂４１の流出防
止部材であって、磁石１の両端；ン一対設けら２ｔてお
り、ボッティングと同時に接着固定されることにより、
ポツティング樹脂の流出を防いでいるとともに、ロータ
Ｒの軸方向の寸法精度をだせるようにしているものであ
る。

３Ｇはファンのような負荷部材を軸２に取り付けるため
のブツシュである。

ロータＲの外周を囲むステータＳは、−ＩＩのステータ
ブロンクＳａ、Ｓｂで構成されている。両ステータブロ
ックＳａ、Ｓｂは軸２に対して点対称となる形状を有す
るものであって、いずれも鉄芯４とコイル７とから形成
されている。両鉄芯４は積層型のものであって、がしめ
ピン５によりがしめ固定されている。そして両鉄芯４の
外面にはロータ［ぐの軸）Ｊ向に長い溝４７が、対向面
中央にはロータＲの配置空間となる半円状凹溝４５が゛
、対向面左右にはフィル７の配置空間となる凹溝４６゜
・１Ｇか夫々設けられている。フィル７は絶縁紙６か挿
入された上記凹溝４６に配置されるわけで゛あるか、こ
こで両コイル７は長方形ループ状のものの長手方向両端
を同一方向に略９０°屈曲させることで正面形状か方形
、端面形状及び側面形状がコ字型となるようにしたもの
であり、両側片部が上記凹溝４６内に配設され、両端が
鉄芯、・１の両端面に配設されるものである。尚、絶縁
紙６とがしめピン５とを廃止しで鉄芯４を同時成形で固
定することも、製作数量との関係で任意に選択すること
かできる。

ロータＲの軸２の一端に配される軸受台７０ンクＢｂは
、両端からロータＲの軸方向に突出片・１８　、４８を
突設している軸受台８と、含油フェルト（図示せず）、
軸受９、軸受９を押さえるばね］１、衝撃荷重を受けた
際の軸２の変位をはね１１の弾性限界以下に抑えるスト
、バ〕０等から構成されている。他方の軸受台ブロック
Ｂａは、同様に突出片４８，４８を備えた軸受台；ｊと
これのロータＲ側の面に配されている含油フェルト、軸
受９等から構成されている。第２Ｍ中の３２はロータＲ
と軸受９との間のスラスト方向の摩擦を成域させるため
の間座、３３は軸受９の油がロータＲなどに付着するこ
とを防止するための油間座である。そしてこの軸受台ブ
ロックＢａにおける軸受台８は、そのロータＲ側とは反
対側の面に凹所１２か゛形成されるとともに、コイル端
子１７、ホ゛ス１６等か設けられており、上記凹所１２
にロータＲの回転位置検出センサーが配されている。

このセンサーは機械的にロータＲの位置の検出を行なっ
て、一対のコイル７に流す電流を制御し、ロータＲの回
転方向を正しく保つものであって、ロータＲの軸２の端
部に取り付けられる回転体Ｃと、この回転体Ｃの外周面
に設けられている一対の軸方向にｌｒセグメン）１９，
２ｆ）ｉこ夫々接触する各一対の刷子Ｊ、　３　、１４
とを用いている。−１−記両セグノン）１９，２（ｌは
一体で互いにつなか゛っていると同時に、両者の間には
これらセグメント１９．２１１とともに一体に成形され
ている樹脂１８による絶縁部か位置しており、そしてセ
グメント１９は連続する外周面を有しているものの、セ
グメント２０は途中に２つのスリット６２が形成され゛
（周方向において分断されたものとなっており、更には
セグメント２０の一部は、後述するようにセグメント１
９からも切り離されたものとなっている。はとめ状の刷
子固定リング１５により軸受台８に固定されている各刷
子１３．１４は線ばねで形成されたものであしこれらの
うち、陽極に接続される２つの刷子１３は、共通側とし
て回転体Ｃにおけるセグメント１９外周面に、陰極に接
続される池の２つの刷子１４は切換側としてセグメン＋
・２　ｏの外周面に接触する。第６図に回路し１を、第
７図に刷子１３．１４についての概略回路図を示す。刷
子１３．については共通側であることから、１本として
も問題はない。

そして両軸受台フロックＢａ、Ｂｌ〕は、ステータＳに
おける鉄芯４の端部外面で且つこの端部外面に位置して
いる両コイル７．７間の空間に配されて、各突出片４８
を鉄芯４の外面の溝４７に嵌合させるとともに、各軸受
台８，８及び鉄芯４を貫通する固定ボルト３１とナツト
３５とにより組み立てられ、更にセンサーか配されてい
る軸受台ブロックＢａにおける軸受台８には、センサー
が配された凹所１２を回路基板２つで蓋するようにして
、回路ブロックＰか取すイ」けられる。この回路ブロッ
クＰは、軸受台８のボス］６との嵌合及びボス１６の熱
かしめで固定される回路基板２９、そしてトライアック
２８、整流スタック２７、」−記刷子１４にベースが接
続されてロータＲの位置に応して一対のコイル７に交互
に電流を流すパワートランジスタ２１、サージ吸収用の
コンデンサ２２及びバリスタ２３、電源の平滑用コンデ
ンサ２６等の回路部品から構成されたものであり、電源
との接続用リード線３０や速度制御用可変抵抗器ＶＲと
の接続用のリード線４０等が引き出されている。前記軸
受台Ｂａのコイル端子１７はプリント基板２０に直結さ
れる。

さてこのように形成された図示例のモータにおいては、
各コイル７の両端部か夫々鉄芯４の両端外部に、すなわ
ちスラスト方向に突出して露出しているわけであるか、
組み合わされた時の端面形状か長方形状をなしている鉄
芯４に対して、各コイル７の両端はラノアル方向、すな
わち夫々鉄芯４の短手方向に屈曲させられて、一部か鉄
芯４の外面よりも外側にまで突出し、端面からステータ
Ｓを見た時、ｔ５４図及び第５Ｍに示すようにフィル７
の両端における内面と、鉄芯４の外面との間に空隙Ｋか
生じるようにされているものであり、そしてステータＳ
全体の端面形状としては、長方形状の鉄芯・４とこの鉄
芯４の短手方向において外面に突出しているコイル７と
で、はぼ正方形状をなすものである。

しかしてこの直流モータにおいては、ロータＲの位置に
応じてセンサーの出力が切１）換わり、そしてこのセン
サー出力により励磁されるコイル７が切り換えられるた
めに、モータの間転か得られるわけであるが、センサー
における回転体Ｃのセグメン）１９．２０について更に
説明すると、両セグメント１９．２０は１枚のセグメン
ト材４６０から形成されている。すなわち、第８図に示
すように７−プ状のセグメント材６０の幅方向の中央部
に技手方向にわたるスリット６１を間隔をおいて打ち抜
ぎで形成し、ついでこのセグメント材６０を機械角で３
６０゛にカットした後、円筒形に７オーミングする。こ
れを８１脂１８て゛インカート成形して、第９Ｍに示す
ようにｔｎ脂１８が軸方向両端と中央外面とに位置し且
つ中央外面に位置する樹脂１８によってスリット６１が
覆われるとともにセグメント材６０表面か一月のセグメ
ント〕９．２０に軸方向に分離されたものとするのであ
る。そしてこれのセグメント２０部分にカンタ−による
溝加工を施すことで、第１０図に示すように２つのスリ
ット６２を形成するのである。尚、このスリット６２は
、第１１図に示す展開図から明らかなように、いずれも
スリット６１に連続するように形成される。つまりセグ
メント２０にはセフメン１．　ｌ　り］と導通している
部分と導通していない部分とがあるわけであ１）、２対
の刷子１３゜１　、＝ｌ　、　ｌ　：’、　、　１　、
ｉのうち、セグメント２０に接触する刷／−，１，４、
１、ｉの一方か上記セグメント１９と−）なかっておら
ない部分に接触する時には、その月の刷子１　：（、１
４は遮断されてお１）、この結果その刷ｒ１４が接続さ
れているコイル７への電流かカノトサれるものである。

第１２図に２対の刷子１：＜、＋　、−＋、　１３．１
４の動作状態を示す。スリップリングとして機能するセ
グメント１９と、切換用のセグメント２０とを同一のセ
グメント月６０から一木に形成しているｒこめに、小型
化及び低フス１化を図れるものである。

ここにおいて、電流をカントする区間ＣＴであるか、こ
れは５°〜３０’、電気角で言えば１０°〜６０°　と
なるようにしている。この用！由は次の通りである。す
なわち、第１３図に示すトルク曲線をイｊしでいる場合
、電圧及び電流はロータＲの１回転中、第１４図に示す
ような分布となる。

電気角で０°　〜１８０°の間で言えば、９０°近傍が
最も効率が高く、Ｏ°付近は低い。このために、第１３
図及び第１４図において斜線を施した部分の電流をカッ
トすれば、当然効率か向−１−＃′る。

そして効率の点からすると、電流の太きいと二ろをカッ
トするほど、良くなるもので゛あって、９０′カツトす
れば電流はＯとなるからこれか限界て゛ある。他方、起
動トルクの点からは、カフ）代か大きくなるほど弱くな
ってしまうものであって、第１３図から明らかなように
、４５°か限界であり、これ以上では死点ができてしま
う。このために、双方のバランスを考えて図示の角度で
５°〜３０’、１回転の電流波形でみると、１０°　〜
６０°の電流カット区間を設けることにより、２極モー
タで且つ効率がよく、しかも確実に起動できるものとす
ることができるわけである。

［発明の効果１ 以上のように本発明においては、電気的理由により摩耗
しやすい陽極側の刷子は連続する外周面を有するセグメ
ントに接触させて共通側とし、電気的理由においては摩
耗しにくい陰極側の刷子は非連続であって刷子に機械的
理由による摩耗を生じやすくしているセグメントに接触
させて切換側としているものであり、このために両刷子
の摩耗か均等化されているものであって、長スを命とな
っているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の斜視図、第２図は同上の分１
１イ斜視図、第３図は同上の破断正面図、第・を図は同
一１−の回路ブロックを外した状態の平面図、第５図は
同１４の軸受台を外した状態の破断平面図、第６図は同
一１−の回路図、第７図は同上の刷子についての１軌路
回路図、第８図（ａ）（１＋）（ｃ）は同」−の回転体
のセグメントの製造方法を示す説明図、第９図は同１−
のスリットを加工する前の回転体の斜視図、第１０図は
同］二のスリットを加工した後の回転体の斜視図、第１
１図は同上のセグメントの展開し１、第１２図は同上の
２対の刷子の動作説明図、第１３図は同」−のトルク曲
線図、第１４図（ａ　）　（１）　）（ｃ）（ｄ）は同
にの諸性性を示す特性図であって、１３．１４は刷子、
１９．２０はセグメント、Ｃは回転体を示す。 代理人　弁理士　石　１’Ｔｌ　　長　七第８図 （Ｃ） 第９図 第１０図 第１２図 （１回引Ｕ シミ１−日田三　　　　　　口Ｙ戸−ｍｌ　≦三　　　
　　　　　　−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータの軸に取り付けられた一対の軸方向に並ぶ
   セグメントを有する回転体と、この回転体の両セグメン
   トに摺接する対の刷子とからなるロータの回転位置検出
   センサーであって、対の刷子における陽極側の刷子は連
   続した外周面を有する共通側セグメントに接触し、他方
   の陰極側の刷子は非連続外周面を有する他方の切換用セ
   グメントに接触していることを特徴とする直流モータの
   ロータ位置検出センサー。
2. （２）非連続外周面を有するセグメントによる電流カッ
   トは電気角で１０°〜６０°であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の直流モータのロータ位置検出
   センサー。