特許 7301698 モータ、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法

(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】

(24)【登録日】2023-06-23

(45)【発行日】2023-07-03

(54)【発明の名称】モータ、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 29/06 20060101AFI20230626BHJP

   G01B 7/30 20060101ALI20230626BHJP

【ＦＩ】

H02K29/06

G01B7/30 G

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019171213

(22)【出願日】2019-09-20

(65)【公開番号】P2021048742

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】村上 裕昭

(72)【発明者】

【氏名】大塚 誠

(72)【発明者】

【氏名】関 徹也

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－０３２３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５０１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１４７７５７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ２９／０６

Ｈ０２Ｐ ６／１６

Ｈ０２Ｋ １１／２１

Ｇ０１Ｂ ７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸を回転させるモータ本体と、前記回転軸の回転を検出するセンサユニットと、を備えるモータであって、
前記センサユニットは、
前記回転軸に回転可能に支持されている第１マグネットと、
前記第１マグネットの回転位置により変化する磁極及び磁力に反応する第２マグネットと、
前記第２マグネットの反応に応じて歪みが発生する起歪部と、
前記起歪部の歪みに応じた歪み信号を出力する歪みセンサと、
を有していて、
前記モータ本体は、
前記回転軸と前記回転軸に回転可能に支持されているロータマグネットとを含むロータと、
前記ロータに対して径方向に対向して配置されているステータと、
前記ロータ及び前記ステータを収容しているケース部と、
を有していて、
前記第２マグネットは、前記第１マグネットの径方向外周側に設けられていて、
前記起歪部は、
前記第２マグネットの径方向外周側から中心に向かって延びるように形成されていて、磁極変化に応じて歪みが生じる起歪部本体と、
前記起歪部本体の径方向外周側の外周端部を前記ケース部に支持する支持部と、
を有していて、
前記歪みセンサは、前記起歪部本体の前記外周端部に配置されている、モータ。

【請求項2】

前記歪みセンサは、前記起歪部における歪みの発生箇所に設けられている、
請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

前記起歪部は、前記第２マグネットとは別体に構成されている、
請求項１または２に記載のモータ。

【請求項4】

前記第２マグネットは、前記回転軸の径方向に着磁されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項5】

前記第１マグネットは、磁極が前記回転軸を中心として周方向に対して等分に配置されている、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項6】

前記第１マグネットは、磁極が径方向の外周部において前記回転軸の中心に向かって対向する位置に配置されている、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項7】

モータが備える前記回転軸の回転位置を示す位置信号を出力する回転位置信号処理回路と、
前記位置信号に応じて前記モータの回転数を制御する制御信号を出力する制御部と、
を備えるモータ駆動制御装置であって、
前記モータは、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータであり、
前記回転位置信号処理回路は、前記モータの前記センサユニットが有している前記歪みセンサが出力する歪み信号を処理して前記位置信号を出力する、
モータ駆動制御装置。

【請求項8】

前記回転位置信号処理回路は、前記回転軸を中心として周方向に対して等分に配置されている前記第１マグネットの磁極の周方向における位置に応じて変化する前記歪み信号を処理して前記位置信号を出力する、
請求項７に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項9】

モータが備える前記回転軸の回転位置を示す位置信号を出力する回転位置信号処理ステップと、
前記位置信号に応じて前記モータの回転数を制御する制御信号を出力する制御ステップと、
を実行するモータ駆動制御方法であって、
前記モータは、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータであり、
前記回転位置信号処理ステップでは、前記モータの前記センサユニットが有している前記歪みセンサが出力する歪み信号を処理して前記位置信号を出力する、
モータ駆動制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、モータにホールＩＣ等のホールセンサを備えて回転軸の位置や速度などモータの回転軸の動作情報を検出し、検出された回転軸の動作情報に基づいて駆動制御装置がモータを駆動制御する方法が知られている。しかし、モータの回転軸の位置や速度を検出するために用いられるホールセンサは、振動や衝撃などへの耐久性（耐環境性）に改善の余地があった。

【0003】

そこで、モータの回転軸の動作を検出するセンサとして、ホールセンサよりも耐環境性が優れると考えられている歪みゲージなどの歪みを検出するセンサ（以下、単に「歪みセンサ」という）を備えるモータが知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１４／１４７７５７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１のモータ駆動システムは、固定子に歪みセンサが取り付けられている。ここで、モータは、マグネットが回転することで固定子が引き付けられ、歪みが発生する。特許文献１のモータ駆動システムにおいて、歪みセンサは、この歪みに応じて電気信号を出力する。

【0006】

しかしながら、特許文献１のモータ駆動システムにおいて、歪みセンサが出力する電気信号は、例えば、マグネットが２極の場合、１回転（１周期）につき２パルスである。このため、特許文献１のモータ駆動システムは、１回転につき１パルスが出力され、且つ、極性も特定できるホールセンサと同じようなモータの回転軸の動作情報を検出するために用いるのは難しかった。

【0007】

本発明は、上述の課題を一例とするものであり、回転軸の動作を検出可能な歪みセンサを備えるモータ、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係るモータは、回転軸を回転させるモータ本体と、前記回転軸の回転を検出するセンサユニットと、を備えるモータであって、前記センサユニットは、前記回転軸に回転可能に支持されている第１マグネットと、前記第１マグネットの回転位置に応じて変化する磁極及び磁力に反応する第２マグネットと、前記第２マグネットの反応に応じて歪みが発生する起歪部と、前記起歪部の歪みに応じた歪み信号を出力する歪みセンサと、を有している。

【0009】

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記第２マグネットは、前記第１マグネットの径方向外周側に設けられている。

【0010】

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記起歪部は、前記第２マグネットの径方向外周側に設けられていて、前記歪みセンサは、前記起歪部における歪みの発生箇所に設けられている。

【0011】

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記起歪部は、前記第２マグネットとは別体に構成されている。

【0012】

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記モータ本体は、前記回転軸と前記回転軸に回転可能に支持されているロータマグネットとを含むロータと、前記ロータに対して径方向に対向して配置されているステータと、前記ロータ及び前記ステータを収容しているケース部と、を有していて、前記起歪部は、径方向外周側から中心に向かって延びるように形成されていて、磁極変化に応じて歪みが生じる起歪部本体と、前記起歪部本体の径方向外周側の外周端部を前記ケース部に支持する支持部と、を有している。

【0013】

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記歪みセンサは、前記起歪部本体の前記外周端部に配置されている。

【0014】

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記第２マグネットは、前記回転軸の径方向に着磁されている。

【0015】

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記第１マグネットは、磁極が前記回転軸を中心として周方向に対して等分に配置されている。

【0016】

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記第１マグネットは、磁極が径方向の外周部において前記回転軸の中心に向かって対向する位置に配置されている。

【0017】

上記目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動制御装置は、モータが備える回転軸の回転位置を示す位置信号を出力する回転位置信号処理回路と、前記位置信号に応じて前記モータの回転数を制御する制御信号を出力する制御部と、を備え、前記回転位置信号処理回路は、前記モータのセンサユニットが有している歪みセンサが出力する歪み信号を処理して前記位置信号を出力する。

【0018】

本発明の一態様に係るモータ駆動制御装置において、前記回転位置信号処理回路は、前記回転軸を中心として周方向に対して等分に配置されている前記第１マグネットの磁極の周方向における位置に応じて変化する前記歪み信号を処理して前記位置信号を出力する。

【0019】

上記目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動制御方法は、モータが備える回転軸の回転位置を示す位置信号を出力する回転位置信号処理ステップと、前記位置信号に応じて前記モータの回転数を制御する制御信号を出力する制御ステップと、を実行し、前記回転位置信号処理ステップでは、前記モータのセンサユニットが有している歪みセンサが出力する歪み信号を処理して前記位置信号を出力する。

【0020】

本発明に係るモータによれば、回転軸の動作を検出可能な歪みセンサを備えるモータ、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施の形態に係るモータの構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】図１に示すモータの側面図である。

【図3】図１に示すモータの上面図である。

【図4】図１に示すモータの側面から見たＡ－Ａ断面図である。

【図5】図１に示すモータのセンサユニットと回転軸の回転位置との関係を示す模式図である。

【図6】図１に示すモータのセンサユニットが有する歪みセンサが出力する歪み量の波形と回転軸の回転位置との関係を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態に係るモータ駆動制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施の形態に係るモータ、モータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法について図面を参照しながら説明する。

【0023】

[モータの構成]
図１は、本発明の実施の形態に係るモータ１の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、モータ１の側面図である。また、図３は、モータ１の上面図である。図４は、モータ１の側面から見たＡ－Ａ断面図である。

【0024】

以下の説明では、便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ方向を上側ａとし、矢印ｂ方向を下側ｂとする。また、軸線ｘに垂直な径方向において、軸線ｘから遠ざかる方向（図４の矢印ｃ方向）を外周側ｃとし、軸線ｘに向かう方向（図４の矢印ｄ方向）を内周側ｄとする。以下の説明では、図２に示す方向をモータの側面とする。また、以下の説明では、図３に示すようにモータを上側から下側に向かって見る方向を上面、下側から上側に向かって見る方向を底面とする。

【0025】

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るモータ１は、回転軸１１を回転させるモータ本体１０と、回転軸１１の回転を検出するセンサユニット２０と、を備える。図１及び図３に示すように、センサユニット２０は、回転軸１１に回転可能に支持されている第１マグネット２１１と、第１マグネット２１１が発する磁力に反応する第２マグネット２１２と、第１マグネット２１１と第２マグネット２１２とが反応する磁力に応じて歪みが発生する起歪部２２と、起歪部の歪みに応じた歪み信号を出力する歪みセンサ２３と、を有している。以下、モータ１の構成及び動作を具体的に説明する。

【0026】

［モータ本体の構成]
図４に示すように、モータ本体１０は、例えば、回転軸１１と、回転軸１１に取り付けられているロータマグネット１２とがロータを構成するインナーロータ型のブラシレスＤＣ（Direct Current）モータである。モータ１において、モータ本体１０は、上述した回転軸１１及びロータマグネット１２の他に、ステータ１３、軸受部１４ａ，１４ｂ、及び、ケース部１５を有している。

【0027】

ロータマグネット１２は、回転軸１１に対して回転可能に支持されている。ステータ１３は、ロータマグネット１２を含むロータに対して径方向外周側に配置されている。ステータ１３は、その内周面がロータマグネット１２の外周面と対向するように配置されている。

【0028】

ステータ１３は、ケース部１５の例えば、下側ｂに固定されている。ステータ１３は、具体的には、いずれも不図示の複数の電磁鋼板を積層して形成されたステータコアにインシュレータを介して巻回されたコイルを備えている。

【0029】

図４に示すように、軸受部１４ａ，１４ｂは、回転軸１１の軸線ｘ方向に離間して配置されている一対の軸受により構成されている。軸受部１４ａは、回転軸１１の上側ａを支持する。軸受部１４ｂは、回転軸１１の軸受部１４ａよりも下側ｂを支持する。

【0030】

軸受部１４ａ，１４ｂは、いずれも内輪１４１ａ，１４１ｂ、外輪１４２ａ，１４２ｂ、及び、転動体１４３ａ，１４３ｂを有している。内輪１４１ａ，１４１ｂは、回転軸１１の外周面に装着可能な内周面を有する環状の部材である。内輪１４１ａ，１４１ｂは、回転軸１１の外周面に装着されることにより、回転軸１１とともに回転可能である。外輪１４２ａ，１４２ｂは、内輪１４１ａ，１４１ｂの外周側ｃに設けられている。外輪１４２ａ，１４２ｂは、内輪１４１ａ，１４１ｂと同軸で内輪１４１ａ，１４１ｂよりも大径の環状の部材である。転動体１４３ａ，１４３ｂは、内輪１４１ａ，１４１ｂと外輪１４２ａ、１４２ｂとの間に複数配置されている球状の部材である。

【0031】

図４に示すように、ケース部１５は、ロータマグネット１２を含むロータ及びステータ１３を収容している。ケース部１５は、第１ケース部１５１と第２ケース部１５２とを有する。第１ケース部１５１は、軸受部１４ａ，１４ｂを介して回転軸１１を収容するとともにモータ本体１０のステータ１３を支持する。第２ケース部１５２は、第１ケース部１５１とセンサユニット２０の後述する起歪部２２とを支持する。

【0032】

第１ケース部１５１は、例えば回転軸１１及び軸受部１４ａ，１４ｂを収容する軸受ハウジング１５３と、ステータ１３を支持するステータ支持部１５４とを有する。軸受ハウジング１５３は、第２ケース部１５２の軸線ｘと同軸または略同軸の中心軸に支持される中空の筒状部分である。軸受ハウジング１５３は、一対の軸受部１４ａ，１４ｂを介して回転軸１１を回転可能に支持している。軸受ハウジング１５３は、軸線ｘ方向の一端（上側ａ）に軸受部１４ａを支持する軸受支持部１５５ａと、軸線ｘ方向の他端（下側ｂ）に軸受部１４ｂを支持する軸受支持部１５５ｂとを備える。軸受支持部１５５ａ，１５５ｂは、それぞれ、軸受ハウジング１５３の内周面に形成されている。ステータ支持部１５４は、軸受支持部１５５ｂが設けられている軸受ハウジング１５３の軸線ｘ方向の他端側（下側ｂ）と連接して形成されている。ステータ支持部１５４は、軸受ハウジング１５３よりも径方向外周側に拡径されたような筒状または略円筒形状に形成されている。ステータ支持部１５４は、その下側ｂの内周面にステータ１３が支持されている。

【0033】

第２ケース部１５２は、円筒形状または略円筒形状に形成されている第２ケース部本体１５６の軸線ｘ方向における一方側（上側ａ）に、センサユニット２０の起歪部２２を支持するベース部１５７が形成されている。ベース部１５７は、軸線ｘに対応する位置に、回転軸１１の一端部を挿通可能な軸孔部１５８が形成されている。また、第２ケース部１５２は、第２ケース部本体１５６の内周面に第１ケース部１５１の軸受ハウジング１５３を収容する軸受ハウジング収容部１５９を有する。

【0034】

なお、本実施の形態に係るモータ１は、インナーロータ型またはアウターロータ型、あるいはＤＣモータまたはＡＣモータなどの種類、及び、相数、極数などの仕様に限定されない。

【0035】

［センサユニットの構成］
センサユニット２０は、図１乃至図４に示すように、第１マグネット２１１が回転軸１１に回転可能に支持されている。また、図３に示すように、センサユニット２０は、歪みセンサ２３が設けられている起歪部２２が、上述したように第２ケース部１５２のベース部１５７に支持されている。

【0036】

図３に示すように、第１マグネット２１１は、径方向外周側に向かって磁束を出すように、着磁方向が中心の軸線ｘから外周側となるように構成されている。また、第１マグネット２１１は、Ｎ極とＳ極との２つの磁極（２極）が回転軸１１を中心として周方向に対して、例えば、１８０°の範囲に区分して、等分に配置されている。つまり、第１マグネット２１１は、その外周部２１６において回転軸１１の中心に向かって対向する位置にＮ極とＳ極との組み合わせが１組配置されている。なお、第１マグネット２１１の磁極の数は、上述の例に限定されず、２つの磁極の組み合わせが２組以上あってもよい。

【0037】

第１マグネット２１１は、例えば、回転軸１１を中心とした円環状（ドーナツ状）の１つの磁石により形成されている。なお、第１マグネット２１１は、複数個、例えば、４つに分割されているものを組み合わせることにより径方向外周側にＮ極及びＳ極それぞれの磁束を発生していてもよい。

【0038】

第２マグネット２１２は、第１マグネット２１１の回転位置に応じて変化する磁極及び磁力に反応（吸引または反発）するような位置、例えば、第１マグネット２１１の径方向外周側に設けられている。第２マグネット２１２は、例えば、図３において第１マグネット２１１から離間している径方向外周側がＳ極、同じく図３において第１マグネット２１１に近接している径方向内周側がＮ極となるように、回転軸１１の径方向に着磁されている。ここで、第２マグネット２１２の磁極は、径方向に着磁されているものであれば、内周側、つまり第２マグネット２１２の外周部２１６と近接している磁極がＮ極とＳ極とのいずれであってもよい。第２マグネット２１２は、上述のように第１マグネット２１１の回転位置に応じて変化する磁極および磁力に反応するものであるため、例えば、磁石により構成される。なお、第２マグネット２１２は、磁力を発することができればよいため、コイルによる電磁石により構成されていてもよい。

【0039】

起歪部２２は、回転軸１１の径方向外周側に、例えば、１個設けられている。具体的には、起歪部２２は、回転軸１１の中心に向かう位置に１個設けられている。歪みセンサ２３は、起歪部２２に設けられている。起歪部２２は、起歪部本体２２１と、支持部２２２とを有する。図３において、破線は、起歪部２２における、起歪部本体２２１として機能する部位を図示している。起歪部２２は、起歪部本体２２１及び支持部２２２が、一体となって形成されている。起歪部２２は、第２マグネット２１２の反応により歪みが生じうる材質であればよい。なお、起歪部２２は、図１乃至図３に示したように磁石またはコイルによる電磁石により形成されている第２マグネット２１２とは別体で構成されているものには限定されず、例えば、起歪部２２全体が磁石またはコイルによる電磁石により形成されているものであってもよい。また、起歪部本体２２１及び支持部２２２は、必ずしも一体に形成されている必要はなく、支持部２２２が起歪部本体２２１を支持する構造を有していれば、別体であってもよい。

【0040】

起歪部本体２２１は、支持部２２２の径方向外周側から回転軸１１の中心に向かって延びるように形成されている。起歪部本体２２１は、上述のように、第１マグネット２１１が回転軸１１とともに回転することにより、第１マグネット２１１の回転位置に応じた磁極および磁力の変化に応じて生じる第２マグネット２１２の反応によって歪みが生じるような材料により形成されている。起歪部本体２２１は、先端部２２４が第２マグネット２１２の一部、例えば、径方向外周側を収容することができるように、第２マグネット２１２の外形形状に対応した凹部が形成されている。なお、起歪部本体２２１の形状は、第２マグネット２１２の反応に応じて歪みを生じうる形状であれば、図１乃至図３などに示した形状には限定されない。さらに、起歪部２２において、起歪部本体２２１の歪み方向は特に限定しない。

【0041】

支持部２２２は、起歪部本体２２１の径方向外周側の外周端部２２３をケース部１５の第２ケース部１５２のベース部１５７に支持する。支持部２２２の形状は、起歪部本体２２１をモータ本体１０側に固定可能であればよい。また、支持部２２２の形状は、上述のように円弧状または略円弧状に形成されているものに限定されない。なお、支持部２２２は、分割されて形成されている場合、ベース部１５７への取り付け位置を調整することにより、歪み出力の位相を調整することができる。

【0042】

歪みセンサ２３は、起歪部２２において第２マグネット２１２の反応に応じて歪みが生じる箇所、例えば、起歪部本体２２１の外周端部２２３に配置されている。歪みセンサ２３は、具体的には、Ｎ極またはＳ極の磁力線の中心にあるときに、歪みが最大となるような位置に取り付けるのが望ましい。歪みセンサ２３は、取り付けられている部材に生じる歪みを検出し、検出した歪みに応じて変化する電気信号を出力する歪みゲージ、圧電素子などのセンサである。

【0043】

なお、歪みセンサ２３は、起歪部２２において第２マグネット２１２の反応に応じて所望の歪みを生じる箇所に取り付ければよく、上述の箇所に限定されない。また、歪みセンサ２３は、起歪部本体２２１に生じる歪みの方向により、取り付ける方向を合わせることが可能である。また、歪みセンサ２３は、歪みに応じて変化する電気信号を出力することができれば歪みゲージに限定されない。また、センサユニット２０において、取り付けられている起歪部及び歪みセンサの数は、１つに限定されず、例えば、周方向に所定の距離または角度離間した位置に複数個の起歪部及び歪みセンサが設けられているものであってもよい。

【0044】

［モータの動作］
次に、以上説明した構成を備えるモータ１の動作について説明する。

【0045】

モータ１は、駆動電流が流れることで、回転軸１１が回転する。モータ１の回転軸１１は、図１乃至図４に示すように、軸受ハウジング１５３に装着された一対の軸受部１４ａ，１４ｂによって回転可能に支持されている。センサユニット２０の第１マグネット２１１は、回転軸１１とともに回転可能に取り付けられている。このため、モータ１が駆動されることによって回転軸１１が軸線ｘを中心に回転し、それに伴って第１マグネット２１１も軸線ｘを中心に回転する。

【0046】

図５は、モータ１のセンサユニット２０と回転軸１１の回転位置との関係を示す模式図である。図５は、モータ１が備えるモータ本体１０の回転軸１１、及び、センサユニット２０のみを図示している。以下の説明において、センサユニット２０の第２マグネット２１２のＮ極が第１マグネット２１１のＮ極に近接している状態を回転角θ＝０°とする。

【0047】

図５に示すように、センサユニット２０は、回転角θ＝０°，３６０°のとき、第１マグネット２１１のＮ極の中点付近が、第２マグネット２１２のＮ極と径方向において対向している。このとき、第１マグネット２１１の径方向外周側から、Ｎ極の磁力が、起歪部２２の起歪部本体２２１の先端部２２４に取り付けられている第２マグネット２１２に向かって発生している。第２マグネット２１２は、上述のように径方向内周側にＮ極が配置されているため、第１マグネット２１１のＮ極との間で反発し合う。起歪部本体２２１を含めて起歪部２２は、第２マグネット２１２が第１マグネット２１１から受けた磁力により径方向外周側に向かって歪みが生じる。

【0048】

図６は、モータ１のセンサユニット２０が有する歪みセンサ２３が出力する歪み量εの波形と回転軸１１の回転位置との関係を示す図である。図６において、横軸は、回転軸１１及び第１マグネット２１１の回転角θを示している。また、図６において、縦軸は、歪みセンサ２３が出力する歪み量εを示している。

【0049】

図６に示すように、歪みセンサ２３は、上述した回転軸１１に取り付けられている第１マグネット２１１の回転位置と第２マグネット２１２との位置の関係により、それぞれの位置に対応した歪み量を示す電気信号（歪み信号）を出力する。具体的には、回転角θ＝０°，３６０°のとき、起歪部２２に取り付けられている第２マグネット２１２が第１マグネット２１１に対して反発することにより、起歪部本体２２１に取り付けられている歪みセンサ２３が出力する歪み量εは、延び方向（プラス方向）に最も大きな値となる。

【0050】

図５に示すように、回転角θ＝１８０°のとき、第１マグネット２１１のＳ極の中点付近が、第２マグネット２１２のＮ極と径方向において対向している。このとき、第１マグネット２１１の外周部２１６から、Ｓ極の磁力が、先端部２２４に取り付けられている第２マグネット２１２に向かって発生している。第２マグネット２１２は、上述のように径方向内周側にＮ極が配置されているため、第１マグネット２１１のＳ極に吸引される。起歪部本体２２１を含めて起歪部２２は、第２マグネット２１２が第１マグネット２１１から受けた磁力により径方向内周側に向かって歪みが生じる。

【0051】

図５に示すように、回転角θ＝１８０°のとき、起歪部２２に取り付けられている第２マグネット２１２が第１マグネット２１１に吸引されることにより、図６に示すように、起歪部本体２２１に取り付けられている歪みセンサ２３が出力する歪み量εは、引っ張り方向（マイナス方向）に最も大きな値となる。

【0052】

センサユニット２０は、回転角θ＝９０°，２７０°のとき、第１マグネット２１１のＮ極またはＳ極の中点付近が、周方向において起歪部本体２２１から離間した位置にある。このとき、第１マグネット２１１の径方向外周側から発生する強い磁極の磁力は、上記中間位置に向かって発生している。このため、起歪部２２に取り付けられている第２マグネット２１２は、いずれも回転角θ＝０°，１８０°，３６０°のときよりも弱い磁束により吸引または反発し、その磁束に応じた歪みが生じる。

【0053】

図６に示すように、モータ１は、歪みセンサ２３が出力する歪み量εにより、回転軸１１の１回転（３６０°）の１周期に応じてセンサユニット２０が有する歪みセンサ２３の歪み量εの変化を示す波形を取得することができる。この波形は、回転軸１１が１回転するごとに１つのパルスを出力する信号、すなわち、歪み信号として認識することができる。また、この歪みセンサ２３が出力する歪み量εの信号（歪み信号）は、第１マグネット２１１の等分に配置されている磁極の極数分に応じた信号である。

【0054】

図７は、本発明の実施の形態に係るモータ駆動制御装置３０の構成を概略的に示す機能ブロック図である。モータ駆動制御装置３０は、以上説明したモータ１の駆動を制御する方法（モータ駆動制御方法）を実行する。モータ駆動制御装置３０は、例えば、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）のように、本発明に係るモータ駆動制御装置による下記の機能ブロックを実現するためのプログラムを含む各種コンピュータプログラムを実行可能な情報処理装置と、コンピュータプログラムやプログラム実行時のデータなどを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）のような記憶装置とにより実現される。

【0055】

図７に示すように、モータ駆動制御装置３０は、回転位置信号処理回路３１と、制御部３２と、ＰＷＭ信号生成回路３３と、モータ駆動部３４とを備える。

【0056】

回転位置信号処理部として機能する回転位置信号処理回路３１は、モータ１のセンサユニット２０が有している歪みセンサ２３が出力する、起歪部２２に生じる歪み量εに応じた歪み信号を増幅する。また、回転位置信号処理回路３１は、歪みセンサ２３が出力したアナログ信号である歪み信号をＡ／Ｄ変換処理してデジタル信号にする。歪み信号は、上述のようにモータ１のモータ本体１０が有する回転軸１１が１回転するごとに、回転軸１１を中心として周方向に対してＮ極とＳ極との磁極が等分に配置されている第１マグネット２１１の周方向における位置に応じて変化する。そして、歪み信号は、図６に示したように1回転ごとに１つの周期のパルス波形を出力する。そして、回転位置信号処理回路３１は、この歪み信号に応じて回転軸１１の回転位置を示す位置信号を出力する。

【0057】

制御部３２は、位置信号に応じてモータ１の回転数を制御する制御信号（ＰＷＭデータ）、つまりモータ１を所望の回転数で駆動するのに必要なパルス幅を設定するための信号を出力する。

【0058】

ＰＷＭ信号生成回路３３は、制御部３２から出力された制御信号に基づいてＰＷＭ信号をモータ駆動部３４に出力する。

【0059】

モータ駆動部３４は、ＰＷＭ信号生成回路３３から出力されたＰＷＭ信号に基づいてモータ１を駆動するための駆動信号を出力する。

【0060】

以上のように、モータ１は、モータ本体１０の回転軸１１の回転を検出するセンサユニット２０が、回転軸１１に回転可能に支持されている第１マグネット２１１と、第１マグネット２１１の回転位置に応じて変化する磁極及び磁力に反応する第２マグネット２１２と、第２マグネット２１２の反応に応じて歪みが発生する起歪部２２と、起歪部２２の歪みに応じた歪み信号を出力する歪みセンサ２３とを有する。このように構成されているモータ１によれば、第１マグネット２１１及び第２マグネット２１２により、回転軸１１の回転に応じて歪みセンサ２３が取り付けられている起歪部２２に、回転軸１１の１回転に応じて１パルスの周期的な歪みが生じることで、回転軸１１の位置、この位置に基づいて回転軸１１の速度を検出することができる。また、モータ１によれば、回転軸１１に取り付けられている第１マグネット２１１と、その径方向外周側に取り付けられ、第１マグネット２１１の回転位置に応じて変化する磁極及び磁力に応じて反応する第２マグネット２１２と、第２マグネット２１２の反応（反発または吸引）に応じて起歪部２２に生じる歪みに応じて歪み信号を出力する歪みセンサ２３という簡易な構成により、回転軸１１の位置を検出することができる。

【0061】

モータ１は、第２マグネット２１２が取り付けられている起歪部２２が、例えば、回転軸１１の中心に向かって対向する位置に設けられていて、歪みセンサ２３が、起歪部２２に設けられている。このため、モータ１によれば、起歪部２２に生じる歪み量εに応じた１つの歪み信号を検出することができる。

【0062】

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のモータの構成を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

【0063】

例えば、第１マグネット２１１は、上述のように円環状に形成されているのが好ましいが、その形状は限定されない。

【0064】

また、例えば、起歪部２２及び歪みセンサ２３を複数有するように構成した場合は、複数の歪みセンサ２３が出力した歪み量εの値を比較することで、歪み量εの値に含まれるノイズのキャンセル処理、あるいは歪み量εの値に対する温度補償処理などを行うことができる。

【符号の説明】

【0065】

１…モータ、１０…モータ本体、１１…回転軸、１２…ロータマグネット、１３…ステータ、１４ａ，１４ｂ…軸受部、１５…ケース部、２０…センサユニット、２２…起歪部、２３…歪みセンサ、３０…モータ駆動制御装置、３１…回転位置信号処理回路、３２…制御部、３３…信号生成回路、３４…モータ駆動部、１４１ａ，１４１ｂ…内輪、１４２ａ，１４２ｂ…外輪、１４３ａ，１４３ｂ…転動体、１５１…第１ケース部、１５２…第２ケース部、１５３…軸受ハウジング、１５４…ステータ支持部、１５５ａ，１５５ｂ…軸受支持部、１５６…第２ケース部本体、１５７…ベース部、１５８…軸孔部、１５９…軸受ハウジング収容部、２１１…第１マグネット、２１２…第２マグネット、２１６…外周部、２２１…起歪部本体、２２２…支持部、２２３…外周端部、２２４…先端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】