特許 6017526 回転体駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6017526

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】回転体駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/21 20160101AFI20161020BHJP

   H02K 29/12 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   H02K11/21

   H02K29/12

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-255286(P2014-255286)

(22)【出願日】2014年12月17日

(65)【公開番号】特開2016-116406(P2016-116406A)

(43)【公開日】2016年6月23日

【審査請求日】2015年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000106944

【氏名又は名称】シナノケンシ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】特許業務法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】小谷 雅幸

(72)【発明者】

【氏名】丸山 将見

【審査官】 津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１６２７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−７９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−６０４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１９１９９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ１１／００−１１／４０

Ｈ０２Ｋ２９／００−２９／１４

Ｈ０２Ｋ ５／００− ５／２６

Ｈ０２Ｋ ７／００− ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の反射面を有する回転体が、モータの回転子軸の一端側に回転子と共に組み付けられ、当該回転子軸は固定子ハウジングの軸受部によって回転可能に軸支され、前記固定子ハウジングに前記回転子の回転位置を検出するモータ基板が組み付けられた回転体駆動装置であって、
前記回転体の前記モータ基板に対向する端面外周縁部に環状に組み付けられた周波数発電着磁部と、前記モータ基板に環状に形成された周波数発電パターンが前記周波数発電着磁部に近接して対向配置され、
前記周波数発電着磁部の一部に前記回転体の基準反射面に対応した位置検出用着磁部が径方向外側若しくは径方向内側に突設され、前記モータ基板に前記位置検出用着磁部に対向して磁気センサが設けられていることを特徴とする回転体駆動装置。

【請求項2】

外周面に複数の反射面が面取りされた前記回転体の最外周側の端面外周縁部に沿って前記周波数発電着磁部が一体に組み付けられている請求項１記載の回転体駆動装置。

【請求項3】

前記周波数発電着磁部は、磁性体であるバックヨークを介して前記回転体に一体に組み付けられている請求項１又は請求項２記載の回転体駆動装置。

【請求項4】

前記回転体は、複数の傾斜反射面を有するチルトミラー若しくは複数の反射面を有するポリゴンミラーであって、回転子ヨークに対して軸方向に抜け止めされて一体に組み付けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の回転体駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばチルトミラーやポリゴンミラーなどの回転体を回転子とともに回転子軸に組み付けられた回転体駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アウターロータ型の回転子の構成は、カップ状の回転子ヨークが回転子軸の一端側に一体に組み付けられ、回転子軸は固定子ハウジングに回転可能に軸支される。回転子ヨークの内周側には環状の回転子磁石が設けられ、回転子磁石は固定子ハウジングに組み付けられた固定子鉄心の極歯に対向して組み付けられる。

【0003】

また、回転子の位置検出としては、回転子ヨークの外周側の一部に、回転子磁石とは別の位置検出用磁石が設けられている。この位置検出用磁石を、モータ基板に設けられた磁極検出センサ（ホールＩＣ等）により磁極位置を検出して、ロータの回転位置検出が行われている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開昭６１−８８４８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のような回転子磁石と別の位置検出用磁石を設けるとすれば、部品点数が増えて製造コストが嵩むうえに、組立工数も増える。
また、回転子磁石のように駆動用磁石に別の位置検出用磁石を設けたり磁石突起部を位置検出用に設けたりするとすれば、当該位置検出用磁石においてトルクリップルが大きくなり、回転安定性に影響するおそれがある。
更には、回転子と一体に組み付けられる負荷として例えば複数の反射面を有する回転体である場合には、回転基準面がどこかを知りたいという要求があった。

【0006】

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、負荷となる回転体の一部に位置検出用着磁部を基準反射面と位置合わせして組み付けることで回転安定性及び回転制御性の良い回転体駆動装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
複数の反射面を有する回転体が、モータの回転子軸の一端側に回転子と共に組み付けられ、当該回転子軸は固定子ハウジングの軸受部によって回転可能に軸支され、前記固定子ハウジングに前記回転子の回転位置を検出するモータ基板が組み付けられた回転体駆動装置であって、前記回転体の前記モータ基板に対向する端面外周縁部に環状に組み付けられた周波数発電着磁部と、前記モータ基板に環状に形成された周波数発電パターンが前記周波数発電着磁部に近接して対向配置され、前記周波数発電着磁部の一部に前記回転体の基準反射面に対応した位置検出用着磁部が径方向外側若しくは径方向内側に突設され、前記モータ基板に前記位置検出用着磁部に対向して磁気センサが設けられていることを特徴とする。
このように、負荷となる回転体のモータ基板に対向する端面外周縁部に環状に組み付けられた周波数発電着磁部の一部に回転体の基準反射面に対応した位置検出用着磁部が径方向外側若しくは径方向内側に突設されている。これにより、回転体の一部に位置検出用着磁部を基準反射面と位置合わせして設けることで回転安定性及び回転制御性の良い回転体駆動装置を提供することができる。また、回転体のモータ基板に対向する端面外周縁部に直接周波数発電着磁部を設け、当該周波数発電着磁部に近接してモータ基板に周波数発電パターンを対向配置したことにより、回転体の回転位置情報を高精度で高精細に検出することができる。

【0008】

外周面に複数の反射面が面取りされた前記回転体の最外周側の端面外周縁部に沿って前記周波数発電着磁部が一体に組み付けられていると、回転子ヨークに設ける場合と比較して周波数発電着磁部（ＦＧマグネット）の外径を可及的に大きくすることができ、着磁極数を増やすと同時に周波数発電パターンの外径も大きくなり、周波数発電パターンを構成する発電線素数および連結線素数も増えるので回転体の回転位置情報を高精細に検出することができる。

【0009】

前記周波数発電着磁部は、磁性体であるバックヨークを介して前記回転体に一体に組み付けられていることが好ましい。
これにより、周波数発電着磁部（ＦＧマグネット）で発生した磁束通路を広げることで対向する周波数発電パターン（ＦＧパターン）と鎖交する磁束が増えるので、検出感度が向上する。

【0010】

前記回転体は、複数の傾斜反射面を有するチルトミラー若しくは複数の反射面を有するポリゴンミラーであって、回転子ヨークに対して軸方向に抜け止めされて一体に組み付けられていてもよい。
この場合、チルトミラー若しくはポリゴンミラーの回転基準面を基準とした回転位置情報を高精度かつ高精細に検出して回転制御性が向上する。

【発明の効果】

【0011】

上述したように負荷となる回転体と回転子の回転基準位置を正確に位置合わせして組み付けることで回転安定性及び回転制御性の良い回転体駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】光走査装置の断面図である。

【図2】図１の光走査装置からチルトミラーを取り外した状態の斜視図である。

【図3】図１のＦＧマグネットの平面図である。

【図4】図１のモータ基板にモータが組み付けられた状態の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係る回転体駆動装置の一例として光走査装置を用いて添付図面を参照しながら説明する。先ず、光走査装置は、例えば車間距離、障害物までの距離等を測定するためのレーザー照射装置を光源とするレーザー光を反射させて広範囲に照射する。

【0014】

図１に示すように、光走査装置１は、モータ２（図２参照）に傾斜が異なる反射面３ａを例えば４面有するチルトミラー３（回転体）がモータ２の回転子軸４の一端側に回転子ヨーク５と共に抜け止めかつ回り止めされて組み付けられている。
先ずモータ２の構造から説明すると、ベースプレート６には軸受ハウジング７が一体に組み付けられている。ベースプレート６上には、回転子磁石９の磁極を検出するホールＩＣ等のモータ基板８が組み付けられている。

【0015】

筒状の軸受ハウジング７の筒体内部には、第一軸受部１０ａ及び第二軸受部１０ｂが各々組み付けられている。第一軸受部１０ａ及び第二軸受部１０ｂとしては、例えば転がり軸受が用いられる。軸受ハウジング７の外周面には、段付き部７ａが設けられている。この段付き部７ａには、固定子１１が組み付けられている。固定子１１は、固定子コア１１ａがインシュレータにより覆われ各極歯１１ｂにはモータコイル１１ｃが巻かれたものが段付き部７ａに組み付けられる。固定子コア１１ａは、軸受ハウジング７に対して圧入及び接着により組み付けられる。

【0016】

回転子１２は、回転子軸４が軸受ハウジング７の第一軸受部１０ａ及び第二軸受部１０ｂによって回転可能に軸支されている。筒状の回転子ヨーク５は、回転子ハブ１３に対してかしめられて一体に組み付けられている。回転子ハブ１３の中央部には、回転子ヨーク５側に向かって筒状のスリーブ１３ａが軸方向に起立形成されている。このスリーブ１３ａの筒孔には、回転子軸４が圧入、焼嵌め、接着等により一体に組み付けられている。回転子ハブ１３に形成されたスリーブ１３ａと軸方向反対側には突起部１３ｂ（図２参照）が突設されている。突起部１３ｂは複数設けられていてもよい。また、回転子ヨーク５の内周面には回転子磁石９が一体に組み付けられている。回転子磁石９は周方向にＮ極及びＳ極が交互に着磁されており、固定子１１の極歯１１ｂと対向して組み付けられる。

【0017】

回転子１１には、チルトミラー３が一体に組み付けられる。チルトミラー３は、図１に示すように、傾斜角度が異なる複数（例えば４面）の反射面３ａが形成された角錐台形状をしている。中心部には、回転子軸４を挿入可能な軸孔（貫通孔）３ｂが設けられている。また、チルトミラー３の上面部には凹部３ｃが軸孔３ｂの周囲に形成されている。この凹部３ｃ内には、回転子軸４の一端が挿入されて、押さえばね１４及び抜け止めワッシャー１５が嵌め込まれ、チルトミラー３が回転子軸４に対して抜け止めされて組み付けられている。また、回転子軸４の軸端部は、凹部３ｃより上方に突出しないように組み付けられている。これにより、チルトミラー３の軸方向の組み付けスペースを小さくすることができる。

【0018】

チルトミラー３は母材（金属材若しくは樹脂材）に対して金属蒸着、又は研磨等されて反射面３ａが鏡面に仕上げられている。また、チルトミラー３は、モータ２に対向する下面側に、回転子ヨーク５を収納可能な収納凹部３ｄが形成されている。

【0019】

また、図１に示すチルトミラー３の下面部、即ち反射面３ａが形成された最外周側の下端面外周縁部に沿って環状の周波数発電着磁部（ＦＧマグネット）１６が磁性体であるバックヨーク１７を介して一体に組み付けられている。尚、バックヨーク１７は省略することもできる。また、チルトミラー３のモータ基板８に対向する端面外周縁部に直接ＦＧマグネット１６が一体に設けられている。ＦＧマグネット１６は、図３に示すように環状の磁性体が周方向にＮ極とＳ極が交互になるように着磁されて形成されている。ＦＧマグネット１６の着磁極数は、回転子磁石９に比べてはるかに多い極数、例えば１２０極に着磁されている。

【0020】

また、図４に示すように、モータ基板８にはＦＧマグネット１６の対向する基板面に、周波数発電パターン（ＦＧパターン）１８が対向配置されている。ＦＧパターン１８は、径方向に放射状となるように形成された複数の発電線素１８ａのパターンと、隣り合う発電線素１８ａ同士を接続するように周方向に形成された複数の連結線素１８ｂのパターンが交互に連続する矩形波状に周回して形成され、一対の引出線１８ｃ，１８ｄからＦＧ信号が出力される。図３に示すＦＧマグネット１６が、モータ基板８に形成されたＦＧパターン１８の上方で回転すると、電磁誘導によって、ＦＧパターン１８の各発電要素１８ａにおいて誘導起電力が誘起され、一対の引出線１８ｃ，１８ｄからＦＧ信号が検出されるようになっている。

【0021】

図３に示すように環状に形成されたＦＧマグネット１６の一部には、径方向外側に突設された位置検出用突起部１６ａ（位置検出用着磁部）が形成されている。この位置検出用突起部１６ａは、チルトミラー３の基準反射面（回転基準面）と周方向位置が対応する位置となるように形成されている。位置検出用突起部１６ａの着磁極はＮ極であってもＳ極であってもいずれでもよい。

【0022】

また、位置検出用突起部１６ａは、図２に示す回転子ハブ１３に設けられた突起部１３ｂの周方向位置と対応する位置となるように形成されている。尚、図３に示すように、ＦＧマグネット１６に設けられる位置検出用突起部１６ａは径方向外側に限らず、径方向内側に位置検出用突起部１６ｂを設けてもよい。また、モータ基板８には、位置検出用突起部１６ａに対向してホールＩＣ２１（磁気センサ）が設けられている。ホールＩＣ２１は、チルトミラー３が基準反射面より１回転する度に１回の検出信号を検出し、チルトミラー３の回転数や回転速度を制御するため用いられる。

【0023】

光走査装置の組み付け作業の一例について説明する。図１において、軸受ハウジング７にベース板６及びモータ基板８を組み付け、固定子１１を組み付け、回転子１２を回転子軸４が軸受ハウジング７の貫通孔に挿入して第一，第二軸受部１０ａ，１０ｂに回転可能に軸支されることでモータ２が組み立てられる。

【0024】

回転子１２に形成された突起部１３ｂとチルトミラー３の図示しない凹部を重ね合わせることで、チルトミラー３の基準反射面と回転子ハブ１３に設けられた突起部１３ｂの周方向位置が位置合わせされかつチルトミラー３の基準反射面がＦＧマグネット１６の位置検出用突起部１６ａと位置合わせして組み付けられる。

【0025】

また、チルトミラー３の上面部に形成された凹部３ｃの軸孔３ｂに回転子軸４の一端が挿入されて、押さえばね１４及び抜け止めワッシャー１５が嵌め込まれ、チルトミラー３が回転子軸４に対して抜け止めされて組み付けられる。回転子軸４の他端は、抜け止めワッシャー２０によって、軸受ハウジング７（第二軸受部１０ｂ）に抜け止めされて組み付けられる。

【0026】

以上説明したように、負荷となるチルトミラー３のモータ基板８に対向する端面外周縁部に環状に組み付けられたＦＧマグネット１６の一部に、チルトミラー３の基準反射面に対応した位置検出用突起部１６ａが径方向外側若しくは径方向内側に突設されている。これにより、チルトミラー３に位置検出用突起部１６ａを基準反射面と位置合わせして設けることで回転安定性及び回転制御性の良い回転体駆動装置を提供することができる。
また、図３に示すＦＧマグネット１６に、図４に示すＦＧパターン１８を近接して対向配置したことにより、チルトミラー３の回転位置情報を高精度で高精細に検出することができる。よって、チルトミラー３の回転制御性を向上することができる。
また、チルトミラー３の最外周側の下端面外周縁部に沿って環状のＦＧマグネット１６が一体に組み付けられているので、回転子ヨークに設ける場合と比較してＦＧマグネット１６の外径を大きくすることができ、着磁極数が増えると同時に周波数発電パターン１８の外径も大きくなるので、発電線素１８ａおよび連結線素数１８ｂも増えるのでチルトミラー３体の回転位置情報を高精細に検出することができる。

【0027】

上述した実施例では、回転体は、複数の傾斜反射面３ａを有するチルトミラー３を用いたが、これに限定されることのなく、例えば複数の反射面を有するポリゴンミラー等であってもよい。
また、アウターロータ型のモータについて説明したが、インナーロータ型モータについて適用してもよい。

【符号の説明】

【0028】

１ 光走査装置 ２ モータ ３ チルトミラー ３ａ 反射面 ３ｂ 軸孔 ３ｃ 凹部 ３ｄ 収納凹部 ４ 回転子軸 ５ 回転子ヨーク ６ ベースプレート ７ 軸受ハウジング ７ａ 段付き部 ８ モータ基板 ９ 回転子磁石 １０ａ 第一軸受部 １０ｂ 第二軸受部 １１ 固定子 １１ａ 固定子コア １１ｂ 極歯 １１ｃ モータコイル １２ 回転子 １３ 回転子ハブ １３ａ スリーブ １３ｂ 突起部 １４ 押さえばね １５，２０ 抜け止めワッシャー １６ ＦＧマグネット １６ａ，１６ｂ 位置検出用突起部 １７ バックヨーク １８ ＦＧパターン １８ａ 発電線素 １８ｂ 連結線素 １８ｃ，１８ｄ 引出し線 ２１ ホールＩＣ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】