JP7122900B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータに関する。

従来、モータ部、軸保持部及びフランジとから構成され、モータ部はモータ用マグネット、駆動コイル、軸方向にギャップＧを形成するための上ヨークと下ヨーク、及び回転するモータ用マグネットの位置を検出して駆動コイルへの電流切り替え用信号を順次得るために周方向に設置された３個のホール素子とから構成されているモータが知られている（特許文献１参照）。

このモータ装置では、複数の磁気センサによりロータの回転に伴って変化する磁束を検出し、この検出結果に基づいてロータの回転角を算出している。

特開昭６０－８２０５６号公報

例えば、特許文献１に開示されるモータでは、周方向における回転体（多面鏡）の位置を検出するためにホール素子を用いていたが、周方向における回転体の位置と同期させてホール素子から信号を出力することが難しかった。

本発明は、上述の課題を一例とするものであり、回転角度を精度良く検出することができるモータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るモータは、シャフトと、前記シャフトに支持された回転体と、前記シャフトの長手方向において、前記回転体に対向する面を有する回路基板と、前記回路基板の前記面に設けられた発光部と、前記回路基板の前記面に設けられた受光部と、を備え、前記発光部と前記受光部は、径方向において、互いに離間して配置されており、前記シャフトの長手方向において、前記回転体の面には突出部が設けられており、前記突出部が前記シャフトの回転に伴って前記発光部と前記受光部との間を通過する。

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記突出部の形状は、筒状であり、前記突出部の外周面には、貫通孔が形成されている。

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記突出部の形状は、筒状であり、前記突出部の外周面には、周方向において、所定の間隔にて複数の貫通孔が形成されている。

本発明の一態様に係るモータにおいて、径方向に延在するベース部を有するハウジングを備え、前記ベース部に前記回路基板が支持されている。

本発明の一態様に係るモータにおいて、ステータを備え、前記回路基板は、前記シャフトの長手方向において、前記回転体と前記ステータとの間に配置されている。

本発明の一態様に係るモータにおいて、軸受を備え、前記軸受は、径方向において、前記回転体の内側に配置されている。

本発明の一態様に係るモータにおいて、前記突出部の形状は、円柱である。

上記目的を達成するために、本発明に係るモータは、シャフトと、前記シャフトに支持された回転体と、前記シャフトの長手方向において、前記回転体に対向する面を有する回路基板と、前記回路基板の面に設けられた発光部と、前記回路基板の前記面に設けられた受光部と、を備え、前記シャフトの長手方向において、前記回転体の面には突出部が設けられており、径方向において、前記発光部と前記受光部は、前記突出部の外周面に対向して配置されており、前記突出部の外周面は、前記発光部から発光された光を前記受光部へ反射させる反射面を有することを特徴とする。

本発明に係るモータによれば、回転角度を精度良く検出することができる。

本発明の第１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。 本発明の第１の実施の形態に係るモータの構成を概略的に示す図１のＡ－Ａ断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るモータの回転体の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るモータの回路基板とハウジングとを分離した状態で示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るモータの回路基板とハウジングとを組み立てた状態で示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るモータの回転体の変形例を示すための図であり、図６（ａ）は、回転体の第１の変形例を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、回転体の第２の変形例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るモータの回転体の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るモータの回路基板とハウジングの構成を概略的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。

［１．第１の実施の形態］
はじめに、図１乃至図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るモータの構成について説明する。

［１－１．モータの全体構成］
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るモータの全体構成について説明する。図１は、本発明の第１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、図１のＡ－Ａ線に沿う断面における断面図である。

以下、説明の便宜上、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に対して垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから遠ざかる方向（図１の矢印ｃ方向）を外周側ｃとし、軸線ｘに向かう方向（図１の矢印ｄ方向）を内周側ｄとする。そして、軸線ｘを中心とする円周方向（図１の矢印ｅ方向）を周方向ｅとする。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るモータ１は、軸線ｘを中心に反時計回りに回転するシャフト２と、シャフト２に支持された回転体３と、回転体３に対向する面４ａを有する回路基板４（図２参照）と、回路基板４の面４ａに設けられて光を発光する発光部５（図２参照）と、回路基板４の面４ａに設けられて発光部５から発光された光を受光する受光部６（図２参照）とを備えている。

また、図２に示すように、モータ１は、内部に回転体３及び回路基板４を収容するハウジング７と、シャフト２を囲むステータ９とを有している。

シャフト２は、長手方向（以下、軸線ｘ方向と呼称する）における上側ａに配置された端部２ａと、軸線ｘ方向における下側ｂに配置された端部２ｂとを有し、軸線ｘを中心に反時計回りに回転する。シャフト２の上側ａの部分は、後述する回転体３の孔部３１から上側ａへ突出している。

［１－２．回転体の構成］
次いで、図２及び図３を参照して、回転体３の構成について説明する。図３は、モータ１の回転体３の構成を概略的に示す斜視図である。

図２及び図３に示すように、回転体３は、底部３０ａと筒部３０ｂを有しており、軸線ｘ方向における上側ａにある上面３ａと、回路基板４の面４ａに対向する面３ｂと、回路基板４側に配置される端面３ｅと、上面３ａと端面３ｅとの間にあるとともに軸線ｘ方向における外周側ｃにある外周面３ｃと、上面３ａと端面３ｅとの間にあるとともに軸線ｘ方向における内周側ｄにある内周面３ｄとを有している。回転体３は、回路基板４に接触することなくシャフト２の回転に伴って軸線ｘを中心として反時計回りに回転する。

図２に示すように、回転体３の上面３ａには、シャフト２の軸線ｘ方向における上側ａの部分が挿通する孔部３１が形成されている。孔部３１は、軸線ｘ方向における上側ａへ突出した円筒形状を有している。

図３に示すように、軸線ｘ方向において、回転体３の面３ｂには突出部３２が設けられている。突出部３２の形状は、軸線ｘを中心とする円筒状であり、面３ｂから回路基板４（図２参照）側へ突出している。また、突出部３２は、回転体３の内周面３ｄより内周側ｄに配置されている。この突出部３２の回路基板４側の端面３２ａは、回路基板４の面４ａと所定の間隔を隔てるように配置されている（図２参照）。

突出部３２は、軸線ｘ方向において下側ｂに配置され、シャフト２の回転に伴って発光部５と受光部６（図２参照）との間を通過する円筒状の下側の部分３３と、下側の部分３３の上側ａに配置された円筒状の上側の部分３４とを有している。下側の部分３３及び上側の部分３４は、突出部３２の一部であるが実際は一体化されて配置されている。

突出部３２の下側の部分３３は、突出部３２の端面３２ａを回路基板４に対して対向して配置させた状態において、発光部５の先端５ａ（図２参照）及び受光部６の先端６ａ（図２参照）と対向する位置から端面３２ａまでの部分である。突出部３２の下側の部分３３は、発光部５及び受光部６と所定の間隔を隔てるように配置されている。シャフト２が回転すると、突出部３２の下側の部分３３は、シャフト２の回転に伴って発光部５及び受光部６に接触することのない状態で発光部５と受光部６との間を通過する。

突出部３２の上側の部分３４は、突出部３２の端面３２ａを回路基板４に対して対向して配置させた状態において、発光部５の先端５ａ（図２参照）及び受光部６の先端６ａ（図２参照）と対向する位置から回転体３の面３ｂまでの部分である。

図３に示すように、突出部３２の外周側ｃにある外周面３２ｃには、周方向ｅにおいて、発光部５から発光された光が通過する長方形状の貫通孔３５が形成されている。

貫通孔３５は、突出部３２の外周側ｃにある外周面３２ｃから内周側ｄにある内周面３２ｄへ貫通している。また、貫通孔３５は、突出部３２の外周面３２ｃに等間隔に複数（本発明の第１の実施の形態では、４個。）形成されている。

なお、貫通孔３５は、突出部３２の下側の部分３３及び上側の部分３４に形成されている場合について説明するが、貫通孔３５の少なくとも一部が突出部３２の下側の部分３３に形成されていればよく、突出部３２の下側の部分３３にのみ形成されていてもよい。

［１－３．回路基板の構成］
次いで、図４及び図５を参照して、回路基板４の構成について説明する。図４は、モータ１の回路基板４とハウジング７とを分離した状態で示す斜視図である。図５は、モータ１の回路基板４とハウジング７とを組み立てた状態で示す斜視図である。

図４に示すように、回路基板４は、径方向へ延在しており、回転体３側の面４ａと、ステータ９に対向する面であるステータ９側の面４ｂと、面４ａと面４ｂとの間で外周側ｃにある一対の側面４ｃ及び一対の側面４ｄとを有している。一対の側面４ｃは、径方向に延在している。一対の側面４ｄは、一対の側面４ｃと略垂直な方向に面している。回路基板４は、シャフト２の軸線ｘ方向において、回転体３とステータ９との間に配置されている（図２参照）。

図５に示すように、回路基板４の面４ａには、発光部５及び受光部６が設けられている。発光部５と受光部６とは、径方向において、互いに離間して配置されている。具体的には、外周側ｃに発光部５が配置され、内周側ｄに受光部６が配置されている。

発光部５及び受光部６は、光学センサであり、発光部５は、赤外線ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザ等の光源である。受光部６は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等である。

図４に示すように、回路基板４には、後述するハウジング７のボス７７が挿入される孔部４１と、孔部４１の縁部分である縁部４２と、シャフト２及び後述するハウジング７の孔部７９が挿通される孔部４３とを有している。縁部４２はステータ９側に突出した形状に形成されている。

孔部４１は、回路基板４に複数（本発明の第１の実施の形態では、２個。）形成されている。孔部４１は、一対の側面４ｃ近傍にそれぞれ形成されており、回路基板４の面４ａから回路基板４の面４ｂへ貫通している。孔部４１に後述するハウジング７のボス７７が挿入されると、回路基板４は、シャフト２の長手方向（軸線ｘ方向）において回転体３とステータ９との間に配置される（図２参照）。

縁部４２は、側面４ｃから外周側ｃへ突出している。縁部４２は、後述するハウジング７のボス７７が孔部４１に挿入されると、ハウジング７の縁部７８と接触する。

孔部４３は、回路基板４の中央又は略中央に形成されており、回路基板４の面４ａから回路基板４の面４ｂへ貫通している。

［１－４．ハウジングの構成］
次いで、図２、図４及び図５を参照して、ハウジング７の構成について説明する。

図５に示すように、ハウジング７は、軸線ｘ方向における上側ａに配置されて回転体３の外周面３ｃを覆う上側ハウジング７１と、軸線ｘ方向における下側ｂに配置されてステータ９を収容する下側ハウジング７２とを有している。

図４に示すように、上側ハウジング７１は、軸線ｘ方向における上側ａに配置された端面７１ａと、軸線ｘを中心とする円盤状又は略円盤状で端面７１ａの下側ｂに配置された下面７１ｂと、端面７１ａと下面７１ｂとの間にあるとともに軸線ｘ方向における外周側ｃにある外周面７１ｃとを有している。外周面７１ｃは、回転体３の外周面３ｃの外周側ｃに配置される。

上側ハウジング７１の下面７１ｂは、軸線ｘ方向における上側ａに配置されて回転体３に対向する回転体３側の底面７３と、軸線ｘ方向における下側ｂに配置されて回路基板４に対向する回路基板４側の底面７４とを有している。

図５に示すように、上側ハウジング７１の下面７１ｂには、発光部５及び受光部６を露出させる孔７５が形成されている。孔７５は、回路基板４を上側ハウジング７１に固定する際に、回路基板４の面４ａに配置された発光部５及び受光部６が、軸線ｘ方向における下側ｂから上側ａへ挿通可能に形成されている。具体的には、孔７５は、回転体側の底面７３から回路基板４側の底面７４へ貫通している。

図４に示すように、回路基板４側の底面７４は、径方向に延在するベース部７６と、円柱形状又は略円柱形状のボス７７と、回路基板４の縁部４２に接触する縁部７８と、内部にシャフト２が挿通される円筒状又は略円筒形状の挿通孔７９ｈが形成された孔部７９とを有している。

ベース部７６は、径方向における両端部において回路基板４の一対の側面４ｄを係止する爪８０ａ，８０ｂを有している。ボス７７は、回路基板４側の底面７４から軸線ｘ方向における下側ｂへ突出している。爪８０ａ，８０ｂに回路基板４の一対の側面４ｄが係止されるとともに、回路基板４の孔部４１にボス部４４が挿入されると、ベース部７６に対して回路基板４が支持されることになる。このとき、縁部７８は、回路基板４の縁部４２に接触する。

孔部７９は、回路基板側の底面７４から軸線ｘ方向における下側ｂへ延出しており、ベース部７６に回路基板４が支持されると、回路基板４の孔部４３に挿通される。

図２に示すように、上側ハウジング７１と下側ハウジング７２とは、上側ハウジング７１の外周側ｃに形成された突起７ａを下側ハウジング７２に形成された孔７ｂに挿入することにより連結される。

上側ハウジング７１及び下側ハウジング７２の内部には、シャフト２を含むロータ８と、ロータ８を囲むステータ９が収容されている。また、ハウジング７の内部には、シャフト２の軸線ｘ方向における上側ａの部分を回転可能に支える軸受８１ａと、シャフト２の軸線ｘ方向における下側ｂの部分を回転可能に支える軸受８１ｂとを有している。

軸受８１ａ及び軸受８１ｂは、径方向において、回転体３の内側に配置されている。具体的には、軸受８１ａ及び軸受８１ｂは、回転体３の上面３ａより下側ｂで、且つ、回転体３の突出部３２より内周側ｄに配置されている。

ロータ８は、シャフト２と、シャフト２を囲むように環状に形成されたコア８３と、コア８３の外周側ｃの面を囲むように環状に形成されたマグネット８４とを有している。シャフト２の上側ａの部分は、孔部３１に挿通されている。シャフト２の外周側ｃの面と孔部３１の内周側ｄの面との間にはブッシュ８２が取り付けられている。

ステータ９は、ロータ８を囲むように環状に形成されたステータコア９１と、ステータコア９１から内周側ｄに延在した延在部（図示せず）に巻回されたコイル９２と、ステータコア９１とコイル９２とを絶縁するインシュレータ（図示せず）とを有している。

［１－５．回転位置の検出方法］
次いで、モータ１の回転位置の検出方法について説明する。

ロータ８及びステータ９によってシャフト２が軸線ｘを中心に反時計回りに回転すると、シャフト２に支持された回転体３も反時計回りに回転する。

そして、回転体３が回転すると、突出部３２の下側の部分３３が発光部５及び受光部６に接触することなく発光部５と受光部６との間を通過する。この際、回転体３の回転に伴って突出部３２に形成された貫通孔３５が発光部５と受光部６との間を通過するため、受光部６により発光部５からの受光の有無が生じる。すなわち、発光部５と受光部６との間を貫通孔３５が通過すると受光部６が発光部５からの光を受光する。また、突出部３２の下側の部分３３のうち貫通孔３５以外の部分が発光部５及び受光部６と対向すると、発光部５からの光が遮蔽されるため、受光部６は発光部５からの光を受光することができない。このようにして受光の有無が生じ、その受光タイミングによって、図示しないコントロールユニット等を介してシャフト２の回転角度（回転位置）、回転数及び回転速度が検出される。

このようにモータ１において、回転体３の突出部３２が発光部５と受光部６との間を通過し、受光部６が受光する発光部５からの光の受光タイミングによってシャフト２の回転位置を検出している。このため、シャフト２の回転に伴って変化する磁束を検出して回転位置を検出する場合と比較して、環境温度の変化が回転角度の検出精度に影響されず、回転角度を精度良く検出することができる。

また、発光部５及び受光部６が設けられた回路基板４がハウジング７のベース部７６に支持されているため、発光部５及び受光部６を径方向に水平に配置することができる。特に、回路基板４の孔部４１にベース部７６のボスを挿入することによりベース部７６に回路基板４を支持させるため、容易に水平に配置することができる。

さらに、回路基板４の一対の側面４ｃを係止する爪８０ａ，８０ｂを有しているため、回路基板４を回転体３の径方向に水平に配置させた状態を維持することができる。

また、発光部５及び受光部６が設けられた回路基板４は、軸線ｘ方向において回転体３とステータ９との間に配置されているため、シャフト２及び回転体３の位相を調整し易くすることができる。

そして、軸受８１ａ及び軸受８１ｂは、回転体３の上面３ａより軸線ｘ方向における下側ｂで、且つ、回転体３の突出部３２の内周側ｄに配置されている。このため、モータ１の軸線ｘ方向における高さを低くして全体的に小型化を図ることができる。

なお、上述した本発明の第１の実施の形態においては、発光部５から発光された光が通過する貫通孔３５は、突出部３２の外周面３２ｃに複数形成されている場合について説明したが、外周面３２ｃに貫通孔３５が１つ形成されていてもよい。この場合、受光部６が発光部５からの光の受光タイミングにより、シャフト２の回転数及び回転速度を検出することができる。

［１－６．変形例］
次いで、図６を参照して、上述した第１の実施の形態に係るモータ１の回転体３の第１の変形例及び第２の変形例について説明する。図６は、モータ１の回転体３の変形例を示すための図であり、図６（ａ）は、モータ１における第１の変形例を示すための回転体１０３ａの斜視図であり、図６（ｂ）は、モータ１における第２の変形例を示すための回転体１０３ｂの斜視図である。以下、前述の第１の実施の形態に係るモータ１と同様又は類似する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図６（ａ）に示すように、回転体１０３ａは、回路基板４の面４ａに対向する面３ｂから回路基板４側（図２参照）へ突出する突出部１３２ａを有している。突出部１３２ａは、円柱形状を有している。この突出部１３２ａは、回転体３の内周面３ｄより内周側ｄに配置されている。

突出部１３２ａは、軸線ｘを中心とする周方向ｅにおいて、等間隔に複数（本第１の変形例では、４個。）配置されている。すなわち、複数の突出部１３２ａは、軸線ｘを中心に等角度（本第１の変形例では、９０度。）間隔に配置されている。

また、突出部１３２ａは、軸線ｘ方向において下側ｂに配置され、シャフト２の回転に伴って発光部５と受光部６（図２参照）との間を通過する下側の部分１３３ａと、下側の部分１３３ａの軸線ｘ方向における上側ａに配置された上側の部分１３４ａとを有している。下側の部分１３３ａ及び上側の部分１３４ａは、突出部１３２ａの一部であるが実際は一体化されて配置されている。

突出部１３２ａの下側の部分１３３ａは、突出部１３２ａの端面１３０ａを回路基板４に対して対向して配置させた状態において、発光部５の先端５ａ（図２参照）及び受光部６の先端６ａ（図２参照）と対向する位置から端面１３０ａまでの部分である。突出部１３２ａの下側の部分１３３ａは、発光部５及び受光部６（図２参照）と所定の間隔を隔てるように配置されている。シャフト２が回転すると、突出部１３２ａの下側の部分１３３ａは、シャフト２の回転に伴って発光部５及び受光部６に接触することのない状態で発光部５と受光部６との間を通過する。

突出部１３２ａの上側の部分１３４ａは、突出部１３２ａの端面１３０ａを回路基板４に対して対向して配置させた状態において、発光部５の先端５ａ（図２参照）及び受光部６（図２参照）の先端６ａと対向する位置から回転体１０３ａの面３ｂまでの部分である。

そして、シャフト２の回転に伴って回転体１０３ａが回転すると、突出部１３２ａの下側の部分１３３ａが発光部５及び受光部６（図２参照）に接触することなく発光部５と受光部６との間を通過する。この際、受光部６により発光部５からの受光の有無が生じる。すなわち、発光部５と受光部６との間を突出部１３２ａが通過していない状態では、受光部６が発光部５からの光を受光する。また、突出部１３２ａの下側の部分１３３ａが発光部５及び受光部６を通過すると、発光部５からの光が遮蔽されるため、受光部６は発光部５からの光を受光することができない。このようにして受光の有無が生じ、その受光タイミングによって、図示しないコントロールユニット等を介してシャフト２の回転角度（回転位置）、回転数及び回転速度が検出される。

なお、上述した本第１の変形例においては、突出部１３２ａは、回転体１０３ａに複数配置されている場合について説明したが、突出部１３２ａは回転体１０３ａに１本のみ配置されていてもよい。また、突出部１３２ａは、円柱形状である場合について説明したが、四角柱形状、三角柱形状、筒形状等であってもよい。

図６（ｂ）に示すように、回転体１０３ｂは、回路基板４の面４ａに対向する面３ｂから回路基板４（図２参照）側へ突出する突出部１３２ｂを有している。突出部１３２ｂの形状は、軸線ｘを中心とする円筒状である。この突出部１３２ｂは、回転体３の内周面３ｄより内周側ｄに配置されている。

突出部１３２ｂには、端面１３０ｂから面３ｂへ向かって切り欠いた切り欠き１３５ｂが形成されている。切り欠き１３５ｂは、軸線ｘを中心として等間隔に複数（本第１の変形例では、４個。）形成されている。

また、突出部１３２ｂは、軸線ｘ方向において下側ｂに配置され、シャフト２の回転に伴って発光部５と受光部６（図２参照）との間を通過する下側の部分１３３ｂと、下側の部分１３３ｂの軸線ｘ方向における上側ａに配置された上側の部分１３４ｂとを有している。下側の部分１３３ｂ及び上側の部分１３４ｂは、突出部１３２ｂの一部であるが実際は一体化されて配置されている。

突出部１３２ｂの下側の部分１３３ｂは、突出部１３２ｂの端面１３０ｂを回路基板４に対して対向して配置させた状態において、発光部５の先端５ａ（図２参照）及び受光部６の先端６ａ（図２参照）と対向する位置から端面１３０ｂまでの部分である。突出部１３２ｂの下側の部分１３３ｂは、発光部５及び受光部６（図２参照）と所定の間隔を隔てるように配置されている。シャフト２が回転すると、突出部１３２ｂの下側の部分１３３ｂは、シャフト２の回転に伴って発光部５及び受光部６に接触することのない状態で発光部５と受光部６との間を通過する。

突出部１３２ｂの上側の部分１３４ｂは、突出部１３２ｂの端面１３０ｂを回路基板４に対して対向して配置させた状態において、発光部５の先端５ａ（図２参照）及び受光部６（図２参照）の先端６ａと対向する位置から回転体１０３ｂの面３ｂまでの部分である。

そして、シャフト２の回転に伴って回転体１０３ｂが回転すると、突出部１３２ｂの下側の部分１３３ｂが発光部５（図２参照）及び受光部６（図２参照）に接触することなく発光部５と受光部６との間を通過する。この際、回転体１０３ｂの回転に伴って突出部１３２ｂに形成された切り欠き１３５ｂが発光部５と受光部６との間を通過するため、受光部６により発光部５からの受光の有無が生じる。すなわち、発光部５と受光部６との間を切り欠き１３５ｂが通過すると受光部６が発光部５からの光を受光する。また、突出部１３２ｂの下側の部分１３３ｂのうち切り欠き１３５ｂ以外の部分が発光部５及び受光部６と対向すると、発光部５からの光が遮蔽されるため、受光部６は発光部５からの光を受光することができない。このようにして受光の有無が生じ、その受光タイミングによって、図示しないコントロールユニット等を介してシャフト２の回転角度（回転位置）、回転数及び回転速度が検出される。

なお、上述した本第２の変形例においては、突出部１３２ｂには、切り欠き１３５ｂが複数形成されている場合について説明したが、切り欠き１３５ｂが突出部１３２ｂに１箇所のみ形成されていてもよい。

［２．第２の実施の形態］
次いで、図７及び図８を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るモータの構成について説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態に係るモータの回転体２０３の構成を概略的に示す斜視図である。図８は、本発明の第２の実施の形態に係るモータの回路基板４とハウジング２０７の構成を概略的に示す斜視図である。以下、前述の第１の実施の形態に係るモータ１と同様又は類似する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図７に示すように、回転体２０３は、回路基板４の面４ａに対向する面３ｂから回路基板４側へ突出する突出部２３２を有している。突出部２３２の形状は、軸線ｘを中心とする円筒状である。この突出部２３２は、回転体２０３の内周面３ｄより内周側ｄに配置されている。

突出部２３２は、軸線ｘ方向において下側ｂに配置され、シャフト２の回転に伴って後述する発光部２０５及び受光部２０６（図８参照）の内周側ｄを通過する円筒状の下側の部分２３３と、下側の部分２３３の上側ａに配置された円筒状の上側の部分２３４とを有している。下側の部分２３３及び上側の部分２３４は、突出部２３２の一部であるが実際は一体化されて配置されている。

突出部２３２の下側の部分２３３は、突出部２３２の端面２３０を回路基板４に対して対向して配置させた状態において、発光部２０５の先端２０５ａ（図８参照）及び受光部２０６の先端２０６ａ（図８参照）と対向する位置から端面２３０までの部分である。突出部２３２の下側の部分２３３は、発光部２０５及び受光部２０６と所定の間隔を隔てるように配置されている。シャフト２が回転すると、突出部２３２の下側の部分２３３は、シャフト２の回転に伴って発光部２０５及び受光部２０６に接触することのない状態で発光部２０５及び受光部２０６の内周側ｄを回転する。

突出部２３２の上側の部分２３４は、突出部２３２の端面２３０が回路基板４に対して対向して配置させた状態において、発光部２０５の先端２０５ａ（図８参照）及び受光部６の先端２０６ａ（図８参照）が対向する位置から回転体３の面３ｂまでの部分である。

図７に示すように、突出部２３２の外周側ｃにある外周面３２ｃは、発光部２０５から発光された光を反射する長方形状の反射面２３５を有する。反射面２３５は、等間隔に複数（本発明の第２の実施の形態では、４個。）配置されている。

図８に示すように、回路基板４（図２参照）の面４ａには、発光部２０５及び受光部２０６が設けられている。発光部２０５と受光部２０６とは、径方向に沿って、突出部２３２の外周面３２ｃに対向して配置されている。

ハウジング２０７は、軸線ｘ方向における上側ａに配置されて回転体２０３の外周面３ｃを覆う上側ハウジング２７１と、軸線ｘ方向における下側ｂに配置されてステータ９（図２参照）を収容する下側ハウジング７２とを有している。

上側ハウジング２７１の下面２７１ｂは、軸線ｘ方向における上側ａに配置されて回転体２０３に対向する回転体３側の底面２７３と、軸線ｘ方向における下側ｂに配置されて回路基板４（図２参照）に対向する回路基板４側の底面２７４とを有している。

上側ハウジング２７１の下面２７１ｂには、発光部２０５及び受光部２０６を露出させる孔２７５が形成されている。孔２７５は、回路基板４（図４参照）を上側ハウジング２７１に固定する際に、回路基板４の面４ａに配置された発光部２０５及び受光部２０６が、軸線ｘ方向における下側ｂから上側ａへ挿通可能に形成されている。具体的には、孔２７５は、回転体３側の底面２７３から回路基板４側の底面２７４へ貫通して形成されている。

そして、回転体２０３が回転すると、突出部２３２の下側の部分２３３が発光部２０５及び受光部２０６に接触することなく発光部２０５及び受光部２０６の内周側ｄを回転する。この際、回転体２０３の回転に伴って突出部２３２の反射面が発光部２０５及び受光部２０６の内周側ｄを通過するため、受光部２０６により発光部２０５からの受光の有無が生じる。すなわち、発光部２０５及び受光部２０６に反射面２３５が対向すると受光部２０６が発光部２０５からの光を受光する。また、突出部２３２の下側の部分２３３のうち反射面２３５以外の部分が発光部２０５及び受光部２０６と対向すると、受光部２０６は発光部２０５からの光を受光することができない。このようにして受光の有無が生じ、その受光タイミングによって、図示しないコントロールユニット等を介してシャフト２の回転角度（回転位置）、回転数及び回転速度が検出される。

このようにモータ１において、回転体２０３の突出部２３２が発光部２０５及び受光部２０６の内周側ｄを通過し、受光部２０６が受光する発光部２０５からの光の受光タイミングによってシャフト２（図２参照）の回転位置を検出している。このため、シャフト２の回転に伴って変化する磁束を検出して回転位置を検出する場合と比較して、環境温度の変化が回転角度の検出精度に影響されず、回転角度を精度良く検出することができる。

なお、上述した第２の実施の形態においては、反射面２３５は、突出部２３２の外周面３２ｃに複数配置されている場合について説明したが、反射面２３５は、突出部２３２の外周面３２ｃｃに１個配置されていてもよい。また、突出部２３２の外周面３２ｃは、反射面であり、発光部２０５からの光を受光部２０６へ反射させない非反射面を有していてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係るモータ１に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

なお、本発明の第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係る回転体３，２０３の形状は、回転体３，２０３の突出部３２，２３２が、発光部５，２０５及び受光部６，２０６に対向することにより、受光部２０６の発光部２０５からの光の受光の有無が生じる形状であれば適宜変更が可能である。

１…モータ、２…シャフト、２ａ，２ｂ…端部、３…回転体、３ａ…上面、３ｂ…面、３ｃ…外周面、３ｄ…内周面、３ｅ…端面、４…回路基板、４ａ…回転体側の面、４ｂ…ステータ側の面、４ｃ，４ｄ…側面、５…発光部、５ａ…先端、６…受光部、６ａ…先端、７…ハウジング、７ａ…突起、７ｂ…孔、８…ロータ、９…ステータ、３０ａ…底部、３０ｂ…筒部、３１…孔部、３２…突出部、３２ａ…端面、３２ｃ…外周面、３２ｄ…内周面、３３…下側の部分、３４…上側の部分、３５…貫通孔、３６…境界、４１…孔部、４２…縁部、４３…孔部、７１…上側ハウジング、７１ａ…端面、７１ｂ…下面、７１ｃ…外周面、７２…下側ハウジング、７３…回転体側の底面、７４…回路基板側の底面、７５…孔、７６…ベース部、７７…ボス、７８…縁部、７９…孔部、７９ｈ…挿通孔、８０ａ，８０ｂ…爪８１ａ，８１ｂ…軸受、８２…ブッシュ、８３…コア、８４…マグネット、９１…ステータコア、９２…コイル、１０３ａ…回転体、１０３ｂ…回転体、１３０ａ…端面、１３０ｂ…端面、１３２ａ…突出部、１３２ｂ…突出部、１３３ａ…下側の部分、１３３ｂ…下側の部分、１３４ａ…上側の部分、１３４ｂ…上側の部分、１３５ｂ…切り欠き部、２０３…回転体、２０５…発光部、２０５ａ…先端、２０６…受光部、２０６ａ…先端、２０７…ハウジング、２３０…端面、２３２…突出部、２３３…下側の部分、２３４…上側の部分、２３５…反射面、２３６…境界、２７１…上側ハウジング、２７１ｂ…下面、２７３…回転体側の底面、２７４…回路基板側の底面、２７５…孔、ａ…上側、ｂ…下側、ｃ…外周側、ｄ…内周側、ｅ…円周方向

Claims (8)

1. シャフトと、
   前記シャフトに支持された回転体と、
   前記回転体を収容するハウジングと、
   前記シャフトの長手方向において、前記回転体に対向する面を有する回路基板と、
   前記シャフトに支持されたロータと、
   ステータと、
   前記回路基板の前記面に設けられた発光部と、
   前記回路基板の前記面に設けられた受光部と、を備え、
   前記発光部と前記受光部は、径方向において、互いに離間して配置されており、
   前記シャフトの長手方向において、前記ステータと前記回転体との間に、前記回路基板があり、
   前記回転体は、前記回路基板側の面と、外周面と、当該外周面の内側にある突出部と、を備え、
   前記ハウジングは、外周面を備え、
   径方向において、前記回転体の外周面は、前記ハウジングの外周面に対して内側にあり、
   前記シャフトの長手方向において、前記回転体の前記回路基板側の面には前記突出部が設けられており、
   前記突出部が前記シャフトの回転に伴って前記発光部と前記受光部との間を通過する、モータ。
2. 前記突出部の形状は、筒状であり、
   前記突出部の外周面には、貫通孔が形成されている、請求項１に記載のモータ。
3. 前記突出部の形状は、筒状であり、
   前記突出部の外周面には、周方向において、所定の間隔にて複数の貫通孔が形成されている、請求項１に記載のモータ。
4. 前記ハウジングは、径方向に延在するベース部を備え、
   前記ベース部に前記回路基板が支持されている、請求項１乃至３のいずれか１項記載のモータ。
5. 前記ハウジングを第１ハウジングとして、
   前記第１ハウジングに連結された第２ハウジングを備え、
   前記第２ハウジングは、前記ステータを収容する、請求項１乃至４のいずれか１項記載のモータ。
6. 軸受を備え、
   前記軸受は、径方向において、前記回転体の内側に配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のモータ。
7. 前記突出部の形状は、円柱である、請求項１に記載のモータ。
8. 前記ハウジングの内周面は、前記回転体の外周面に対向している、請求項１乃至７のいずれか１項記載のモータ。

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