JP6258990B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
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Description
フライトコントローラ910の機能は、主に、センサ類911、飛行制御プログラム912、および、PWMコントローラ913により構成されている。センサ類910は、無人航空機900の機体の傾きや回転のほか、現在の緯度経度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得する。飛行制御プログラム912は、これらセンサ類910の出力値を参酌しながら飛行中の無人航空機900の姿勢や基本的な飛行動作を制御するプログラムである。PWMコントローラ913は、飛行制御プログラム912の指示をPWM信号(制御信号)に変換してモータ駆動装置400に伝える装置である。
図2はモータ500の平面視断面図である。モータ500は一般的なアウターロータ型センサレスブラシレスモータである。モータ500のモータケース510には、その内周面に8枚の永久磁石520が配置されており、モータケース510自体がロータ510´として回転する。尚、本発明における「ロータ」とはモータケース510のことを意味している。これら8枚の永久磁石520は、隣接する永久磁石520と互いに磁極の向きが反対となるように、モータケース510内周面の周方向に沿って並べられている。これら各永久磁石520の磁束は、モータケース510がヨークとして作用しているため僅かではあるが、モータケース510の外部にも漏出している。
(全体構成)
モータ駆動装置400は、本実施形態のモータ500のようなアウターロータ型センサレスブラシレスモータ専用のモータ駆動装置である。図1に示すように、モータ駆動装置400は、外付け磁気センサ200(外付け磁気センサ210,220)、駆動回路部100、およびセンサアダプタ部300により構成されている。
外付け磁気センサ200はホール素子を用いた磁気センサである。外付け磁気センサ200はセンサアダプタ部300に固定されており、ロータ510´の側方近傍でロータ510´の漏れ磁束を検知する。外付け磁気センサ200の配線201は駆動回路部100に接続されており、外付け磁気センサ200は、漏れ磁束の磁場により発生したホール電圧をアナログ信号として駆動回路部100にフィードバックする(以下、このような磁気センサを「アナログ磁気センサ」ともいう。)。一般に、センサ付きブラシレスモータでは、その磁気センサとしてホールICが用いられることが多いが、本実施形態ではホール電圧値をあえてアナログ信号でフィードバックすることにより、漏れ磁束の僅かな強弱からロータ510´の位置角度等を特定することが可能とされている。ホール素子を用いたアナログ磁気センサには、当然、リニアホールICも含まれる。
駆動回路部100は、PWMコントローラ913のPWM信号と、外付け磁気センサ200のフィードバックに基づいてモータ500の回転を制御するマイクロコントローラである。駆動回路部100の基本的な機能は、センサ付きブラシレスモータの駆動回路(「ESC(Electric Speed Controller)」や「アンプ」と呼ばれることもある)と同じである。
以下、図1および図3を用いてセンサアダプタ部300の構成について説明する。センサアダプタ部300は、外付け磁気センサ200を、ロータ510´の側方近傍における漏れ磁束の検知に最適な位置に配置し、かつ固定するための部材である。センサアダプタ部300は、樹脂製または金属製の部材であり、モータ500の底面にねじ止めされた円板状の底部310と、底部310の外縁部からモータ500側に垂直に延出した側部320と、からなる。側部320は、ロータ510´外周面の形状に沿って、その周方向の一部を覆う範囲で、ロータ510´外周面との間に僅かに隙間を設けて配置されている。外付け磁気センサ200は側部320に配置されている。これにより、センサアダプタ部300がモータ500に取り付けられたときに、外付け磁気センサ200がロータ510´側方近傍となる位置に配置される。
100 駆動回路部
110 駆動制御プログラム
120 パワー回路
200(210,220) 外付け磁気センサ
201 配線
211,221 主センサ
212,222 副センサ
300 センサアダプタ部
310 底部
311 貫通孔
320 側部
500 モータ(アウターロータ型ブラシレスモータ)
510(510´) モータケース(ロータ)
520 永久磁石
530 ステータ
531 コイル
900 無人航空機
910 フライトコントローラ
913 PWMコントローラ(パルス幅変調器)
920 バッテリー
Claims (8)
- アウターロータ型センサレスブラシレスモータ(以下、単に「モータ」という。)用のモータ駆動装置であって、
前記モータ駆動装置は、外付け磁気センサと駆動回路部とを有し、
前記外付け磁気センサは、前記モータの側方近傍に配置され、前記モータのロータ内周面に配置された永久磁石の漏れ磁束を前記モータの外部から検知可能であり、
前記駆動回路部は、該駆動回路部に入力された前記モータの制御信号と、前記外付け磁気センサのフィードバックとに基づいて前記モータの回転を制御することを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記外付け磁気センサはホール素子を用いたセンサであり、前記漏れ磁束の磁場により発生したホール電圧をアナログ信号として前記駆動回路部にフィードバックすることを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
- 前記外付け磁気センサは、前記ロータの周方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
- 前記外付け磁気センサは、前記ロータの周方向に沿って複数配置されており、これら外付け磁気センサの配置間隔は、前記ロータ内周面に配置された各永久磁石の回転方向における幅よりも狭いまたは広いことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
- 前記駆動回路部は、前記モータの回転速度に応じて、そのときのトルクが最大となるように該モータの進角を自動的に調節可能であることを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
- 前記外付け磁気センサは、前記ロータの軸方向と平行する方向に並べて配置された主センサおよび副センサの二つの磁気センサを一単位とすることを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
- 前記モータに取り付けられるセンサアダプタ部をさらに備え、
前記外付け磁気センサは前記センサアダプタ部に固定されており、
前記外付け磁気センサは、前記センサアダプタ部の部位のうち、前記センサアダプタ部が前記モータに取り付けられたときに、前記モータの側方近傍となる位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。 - 前記センサアダプタ部は、前記モータの底面に結合される底部と、前記モータの側方に配置される側部と、を有し、
前記側部は前記底部の上面から垂直に延出しており、
前記側部は、前記モータのロータ外周面の形状に沿って、該ロータ外周面の周方向における少なくとも一部を覆う範囲で、該ロータ外周面との間に僅かに隙間が設けられる位置に配置されており、
前記外付け磁気センサは、前記センサアダプタ部の前記側部に配置されていることを特徴とする請求項7に記載のモータ駆動装置。
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