【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は精密機器の動力用として好適なブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
ブラシレスモータは、通電用コイルへの駆動電力供給用のブラシや整流子が不要であるので、ブラシや整流子が不要である分軸方向の厚さ（高さ）を小なるものとすることができ、また、ブラシと整流子との間の機械的接触がないので、長寿命であるとともにブラシと整流子間に生じる火花に起因するノイズの発生がなく、精密機器のアクチュエータとして広く用いられている。
【０００３】
ところで、ブラシレスモータにおいてはケーシング内に固定されたコイルの内側にマグネットを回転可能に支承し、コイルにより形成される磁界によってマグネットに回転トルクを作用せしめる構成となっているが、マグネットに作用する回転トルクは、コイルを構成する導線の向きと直角をなす方向に生じるので、マグネットの回転円周方向に対して、コイルを構成する導線の向き（巻線方向）が直角をなすようにコイルを構成すればコイルにより形成される磁界の強さに対するマグネットの回転トルク（回転出力）の割合が向上し、エネルギー効率の高いモータが得られるのであるが、従来のコイルはマグネットを囲む円筒状に形成されていて、同コイルを構成する導線がコイルの高さ方向に対して平行となるように捲回されているのではなく、ある程度の傾斜角度を有し、したがってこの傾斜角度が大になるとマグネットに作用する回転トルクが減少してエネルギー効率が低下する。
【０００４】
特に、モータの軸方向の長さが小である扁平型のモータの場合には、コイルの巻線方向がコイルの軸方向となす角度がより大となり、したがってエネルギー効率はさらに低下し、小型で高効率のモータを実現する際の障碍となっている。
【０００５】
【目的】
本発明の目的とするところは、軸方向の厚さ（高さ）が小でコンパクトであり、しかもコイルに供給する駆動電力に比して大なる回転トルクが得られるエネルギー効率の高いブラシレスモータを実現することにある。
【０００６】
【発明の構成】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るブラシレスモータは、ケーシング内に固定されたリング状のコイルヨークの内側に通電用のコイルを備え、同コイルの内面に、リング状のマグネットの外周面が対峙するように配設され、ケーシング内に設けられた制御回路から前記コイルへの通電によりマグネットが回転軸とともに回転駆動させられるブラシレスモータにおいて、前記コイルはマグネットの上下面と相対し、平面形状が円弧状をなす巻線部分よりなる平坦部と、マグネットの外周側面と相対する巻線部分よりなる湾曲折返し部を有し、これら巻線部分を構成する導線の一端から他端までが連続する中空状に構成されたものを円周方向に３つ備え、かつ前記マグネットはラジアル方向に４極着磁されたものとしてあり、また、前記マグネットの下方に、マグネットの回転軌道に沿って６０°または１２０°間隔で３つのホール素子を配設して、各ホール素子にて検出されるマグネットからの磁束の極性変化の組み合わせに基づいて前記コイルに通電制御がなされるようにした構成のものとしてある。
【０００７】
本発明の請求項２に係るブラシレスモータは、前記コイルヨークの内周面の形状がコイルの外周面と上下面に倣う形状のものとしてあり、かつ上半部材と下半部材の２部材で構成されたものとしてある。
【０００８】
本発明の請求項３に係るブラシレスモータは、前記コイルヨークの上半部材と下半部材が、ともに外径は同じであるが、内径が異なる多数の薄板状の磁性材製リングを積層してなる構成のものとしてある。
【０００９】
本発明の請求項４に係るブラシレスモータは、前記上半部材と下半部材が、ともに磁性材粉末を混入せしめた合成樹脂材よりなる構成のものとしてある。
【００１０】
本発明の請求項５に係るブラシレスモータは、前記回転軸が、ケーシングの頂板部中央に形成された上下が開口し、下部がケーシング内に突出する筒状のベアリングホルダ内に上下２列のベアリングを介して回転可能に支承され、かつ、前記マグネットが、中央部を前記回転軸に固定したマグネットホルダの外周に取り付けられ、このマグネットホルダは中央部上側に陥凹部を有し、この陥凹部内に前記ベアリングホルダの下部が収容されるようにした構成のものとしてある。
【００１１】
本発明の請求項６に係るブラシレスモータは、前記マグネットが、中央部を前記回転軸に固定したマグネットホルダの外周に取り付けられ、これらマグネットとマグネットホルダの上面どうしおよび下面どうしを、それぞれ薄板リング状の補強板にて固定してなる構成のものとしてある。
【００１２】
本発明の請求項７に係るブラシレスモータは、前記マグネットが、外周辺部に複数の半径方向の小径凹部を等間隔に有し、これら小径凹部に対応する位置の前記補強板の外周縁に、小径凹部に係合するフック部を設けてなる構成のものとしてある。
【００１３】
本発明の請求項８に係るブラシレスモータは、前記補強板が、上下に貫通する多数の孔を有する構成のものとしてある。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明に係るブラシレスモータの実施例を添付図面に示す具体例に基づいて説明する。
下部が開口するケーシング１は頂板部１ａ中央に上下が開口する略円筒状のベアリングホルダ２を有し、同ベアリングホルダ内に収容されている上下２列のベアリング３、３によって回転軸４が回転可能に支承されている。
【００１５】
上記回転軸４の下端部まわりには、回転軸と同心のリング状のマグネット５を外周に備えるマグネットホルダ６の中央縦孔６ａが嵌合固定されていて、上記マグネットホルダの素材は非磁性材、例えば合成樹脂、アルミニウム、ステンレスあるいは真鍮製のものを用い、かくすると慣性モーメントを小ならしめることができて応答性の良好なモータを実現することができる。
【００１６】
また、マグネットホルダ６は中央に陥凹部６ｂを有し、この陥凹部が前記ベアリングホルダ２の外周を囲むようにしてあって、モータの高さ（厚さ）を小ならしめることができるようにしてある。
【００１７】
さらに、マグネットホルダ６の上下面には、それぞれマグネットの上下面との間の取り付け強度を補強する補強リング１４、１４を設けてあり、この補強リングは例えば合成樹脂板よりなり、図３に示されるように軽量化のための多数の孔１４ａ、１４ａをあけたものとしてあり、マグネットホルダとマグネットに接着剤で固定してある。
【００１８】
なお、小型精密モータに用いられるマグネットは焼結マグネットが使用されるのが一般的であり、焼結マグネットは衝撃に弱く、高速回転時において遠心力によって変形や破損するおそれがあるが、上述のように補強板を設けることによって、変形や破損を未然に防止することができる。
【００１９】
上記各マグネット５はラジアル方向に４極着磁されたものとしてあって、マグネット５の上下面および外周側面は前記ケーシング１の内周面にコイルヨーク７を介して設けられた複数の通電用コイル８、８の内面に磁気ギャップを隔てて相対している。
【００２０】
上記各コイル８は、図４に示されるように前記マグネット５の上下面に相対する上下の平坦部８ａ、８ｂと、マグネットの外周側面に相対する湾曲折返し部８ｃ、８ｄを有し、上記平坦部８ａ、８ｂはその平面形状が円弧状をなすように構成されていて、導線の一端８ｅから他端８ｆまでが連続する中空状に巻かれて形成されており、複数個（図２では３個）のコイルが、それぞれの平坦部の巻線部分がマグネットの上下面に相対し、湾曲折返し部の巻線部分がマグネットの外周側面に相対するように前記マグネットの円周方向に並んで配設されている。
【００２１】
しかして上記各コイル８の内面はマグネット５の上下面と外周側面に倣う形状としてあり、したがってコイルとマグネットの互いに向い合う部分の距離は一定であり、均一な磁気ギャップが形成されている。
【００２２】
また、上記コイル８、８はコイルヨーク７の内面に例えば接着剤によって固定されていて、このコイルヨーク７は平面形状がリング状であって、内面がマグネット５の外周側面と上下面を半径方向外側から囲み、これら外周側面と上下面に倣う凹面形状のものとしてあって、鉄等の磁性材よりなる薄板を積層して構成してあり、具体的には、外径は同じであるが内径の異なる多数の薄板状リングを、内径の最も大なるリングの上下に内径が徐々に小となるリングを積層して、内周面が断凹面形状をなすように構成してある。
【００２３】
なお、コイルヨーク７は上半部材と下半部材の上下２部材で構成してあり、モータを組立てる際にコイルヨーク下部の内方へ突出する縁部が邪魔にならないように構成してある。
【００２４】
ケーシング１内の下部には電子部品収容用のスペース９を設けてあり、このスペースにロータの回転位置を検出するための磁気検出素子たるホール素子１０、１０が搭載された基板１１が設けられており、ホール素子１０はその感磁面の中心がマグネット５の下方に位置するように配設され、３個のホール素子が軸まわりに６０度間隔で設けられている。なお、ホール素子の配設間隔は１２０°とする場合もある。
【００２５】
本実施例のモータにおいては、上記スペース９には制御回路を設けておらず、外部の制御回路から制御信号を送るようにするが、スペース９内に制御回路を内蔵させる場合もある。
【００２６】
なお、図中の符号１２はケーシング１の開口下部を塞ぐ蓋板、１３はベアリング間のスペーサを示している。
【００２７】
しかして、本発明のモータはマグネットの下方に６０°間隔で配設されたホール素子１０、１０によってマグネット５の回転位置を検出し、マグネットが４極着磁であるからホール素子によって検知されるマグネットからの磁束の極性はマグネットが９０°回転するごとに変化し、かつホール素子が円周方向に６０°間隔で配設されているので、図５に示されるように３つのホール素子によって検知される磁束の極性の組み合わせはマグネットが３０°回転するごとに変化し、その極性の組み合わせはマグネットが１回転するごとに１２通り現れ、これらホール素子１０、１０からの信号に基づいて図６に示されるように３つのコイルに３０°ごとの通電制御を行なうことができる。
【００２８】
したがって、３つのコイルへの通電制御はこれら３つのホール素子からの信号に基づいて簡単な制御回路で行なうことができ、従来のもののように複雑なフォトエンコーダ等の機構の省略を図ることができる。
【００２９】
なお、図５、６においては３つのホール素子と３つのコイルを区別するために各ホール素子に符号ａ，ｂ，ｃを、各コイルに符号Ａ，Ｂ，Ｃを付した。
【００３０】
上述のように構成されたモータにおいては、外部の制御回路からコイル８、８への通電によってマグネット５に軸まわりの回転駆動力が生じ、マグネット５およびマグネットホルダ６とともに出力軸たる回転軸４が回転駆動する。
【００３１】
しかして上述した本発明のモータにおいては、マグネット５からの磁束が基板１１に配設されているホール素子１０、１０にて検知され、このホール素子からの出力に基づいて外部の制御回路からコイル８、８への駆動用電力の供給が制御される。
【００３２】
また、本発明のモータはマグネット５の回転方向に対してコイルを構成する導線がほぼ直角をなし、しかもコイル８とコイルヨーク７はマグネットの外周側面だけでなくマグネットの上面および下面も囲んでマグネットから放射される磁束のうちの殆どがコイルヨークに導かれるので、モータの出力たる回転軸４の回転駆動トルクに対する消費駆動電力が小なるもので済み、したがって低電力での駆動が可能で極めてエネルギー効率の良好なモータが得られる。
【００３３】
また、上述した本発明のモータにおいてはマグネットとコイル間の磁気ギャップがマグネットまわりに均一に形成されているので、磁気抵抗が小で回転むらが殆どなく、極めてスムースかつ安定した回転出力を得ることができる。
【００３４】
上述した実施例のものではホール素子を６０°間隔で配設してあるが、１２０°間隔に配設しても３つのコイルに対して同様の通電制御を行なうことができる。
【００３５】
図７、８は本発明に係るモータの第２実施例を示し、この実施例のものはマグネットの外周辺部に、半径方向の小径凹部５ａ、５ａを等間隔に形成するとともに、補強板１５の外周縁部にフック部１５ａ、１５ａを等間隔に設け、これらのフック部を上記凹部に係止してマグネット５とマグネットホルダ６間をより強固に固定する場合もある。
なお、図８中の符号１５ｂは補強板１５の軽量化のための孔を示している。
【００３６】
また、この第２実施例のものでは、コイルヨーク１６を磁性材粉末を混入せしめて成型した合成樹脂材よりなるものとしてあり、第１実施例のもののように積層板で構成する場合に比して格段に製造が容易で低コストに製造できるというメリットがある。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係るモータは、ラジアル方向に４極着磁されたマグネットからの磁束を、マグネットの回転軌道に沿って６０°間隔または１２０°間隔で配設された３つのホール素子によって検知し、これらのホール素子においてそれぞれ検知されるマグネットからの磁束の極性の組み合わせに基づいて３つのコイルへの通電を制御するので、複雑な制御回路が不要であり、しかも安定した回転が得られる。
【００３８】
また、コイルおよびコイルヨークがマグネットの外周側面および上下面を囲む形状に構成されているので、マグネットからの磁束のうちの殆どがコイルとコイルヨークに導かれ、モータの出力たる回転軸の回転駆動トルクに対する消費駆動電力が小なるもので済み、したがって低電力での駆動が可能で極めてエネルギー効率の良好なモータを得ることができる。
【００３９】
さらに、上記コイルは平面形状が円弧状をなす巻線部分と、マグネットの外周側面と相対する巻線部分を有し、これら巻線部分を構成する導線の一端から他端までが連続する中空状に構成されたものとしてあるので、コイルを構成する導線の殆どの部分がマグネットの円周方向すなわちマグネットかコイルのいずれかの回転方向に対して直角をなし、したがってマグネットからの磁束を有効に利用することができてこのことによってもエネルギー効率の良好なモータが得られる。
【００４０】
また、コイルヨークを、磁性材粉末を混入せしめた合成樹脂材で構成したものでは、ヨークを磁性材性の薄板を積層したもので形成する場合に比して格段に製造が容易で低コストに製造できるというメリットがある。
【００４１】
さらに、マグネットとマグネットホルダとの間を補強板によって強固に固定してあるので、マグネットの変形や破損のおそれが極めて少なくて済み、モータの信頼性を向上せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータの実施例を示す縦断面図。
【図２】本発明に係るモータの実施例を示す横断面図。
【図３】マグネットの取付構造を示す平面図。
【図４】コイルの斜視図。
【図５】ホール素子によって検知される磁束の極性変化を示すタイムチャート。
【図６】コイルへの通電状態を示すタイムチャート。
【図７】本発明の第２実施例に係るモータの縦断面図。
【図８】本発明の第２実施例に係るモータのマグネットの取り付け状態を示す平面図。
【符号の説明】
１ ケーシング ２ ベアリングホルダ
３ ベアリング ４ 回転軸
５ マグネット ６ マグネットホルダ
７ コイルヨーク ８ コイル
９ 電子部品収容用スペース １０ ホール素子
１１ 基板 １２ 蓋板
１３ スペーサ １４ 補強板
１５ 補強板 １６ コイルヨーク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a brushless motor suitable for powering precision equipment.
[0002]
[Conventional technology and its problems]
A brushless motor does not require a brush or a commutator for supplying drive power to a current-carrying coil, so that the thickness (height) in the axial direction, which does not require a brush or a commutator, can be reduced. It has a long life and no noise due to sparks generated between the brush and the commutator because there is no mechanical contact between the brush and the commutator. I have.
[0003]
By the way, in a brushless motor, a magnet is rotatably supported inside a coil fixed in a casing, and a rotating torque is applied to the magnet by a magnetic field formed by the coil. Since the torque is generated in a direction perpendicular to the direction of the conductor forming the coil, the coil is configured such that the direction (winding direction) of the conductor forming the coil is perpendicular to the circumferential direction of the magnet. Then, the ratio of the rotating torque (rotation output) of the magnet to the strength of the magnetic field formed by the coil is improved, and a motor with high energy efficiency can be obtained. However, the conventional coil is formed in a cylindrical shape surrounding the magnet. And the conductors that make up the coil are wound so that they are parallel to the coil height direction. Without having a certain inclination angle, thus energy efficiency is lowered torque decreases acting on the magnet when the angle of inclination becomes larger.
[0004]
In particular, in the case of a flat type motor in which the axial length of the motor is small, the angle between the coil winding direction and the axial direction of the coil becomes larger, so that the energy efficiency is further reduced and the size is reduced. This is an obstacle to realizing a highly efficient motor.
[0005]
【Purpose】
An object of the present invention is to provide a brushless motor having a small thickness (height) in the axial direction, a small size and a high energy efficiency capable of obtaining a large rotating torque as compared with the driving power supplied to the coil. Is to make it happen.
[0006]
Configuration of the Invention
In order to achieve the above object, a brushless motor according to claim 1 of the present invention includes an energizing coil inside a ring-shaped coil yoke fixed in a casing, and a ring-shaped coil on an inner surface of the coil. In a brushless motor in which the outer peripheral surfaces of the magnets are arranged to face each other and the magnets are driven to rotate together with the rotating shaft by energizing the coils from a control circuit provided in the casing, the coils are opposed to the upper and lower surfaces of the magnets. A flat portion formed by a winding portion having a planar arc shape; and a bent portion formed by a winding portion opposed to the outer peripheral side surface of the magnet, and one end to the other end of a conductive wire forming these winding portions. Are provided in the circumferential direction, and the magnet is four-pole magnetized in the radial direction. Under the magnet, three Hall elements are arranged at intervals of 60 ° or 120 ° along the rotation trajectory of the magnet, and based on a combination of change in polarity of magnetic flux from the magnet detected by each Hall element. Thus, the coil is controlled to be energized.
[0007]
A brushless motor according to a second aspect of the present invention is configured such that the inner peripheral surface of the coil yoke has a shape following the outer peripheral surface and upper and lower surfaces of the coil, and is composed of two members, an upper half member and a lower half member. It has been done.
[0008]
In the brushless motor according to claim 3 of the present invention, the upper half member and the lower half member of the coil yoke are formed by laminating a number of thin plate-shaped magnetic material rings having the same outer diameter but different inner diameters. It has a configuration of:
[0009]
A brushless motor according to a fourth aspect of the present invention is configured such that the upper half member and the lower half member are both made of a synthetic resin material mixed with a magnetic material powder.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the brushless motor, the rotating shaft is formed in a cylindrical bearing holder having a vertical opening formed in the center of a top plate portion of the casing and a lower portion protruding into the casing. The magnet is attached to the outer periphery of a magnet holder having a central portion fixed to the rotating shaft, and the magnet holder has a concave portion above the central portion. In which the lower part of the bearing holder is accommodated.
[0011]
In a brushless motor according to a sixth aspect of the present invention, the magnet is attached to an outer periphery of a magnet holder having a central portion fixed to the rotating shaft, and the upper surface and the lower surface of the magnet and the magnet holder are formed in a thin plate ring shape. The structure is such that it is fixed by the reinforcing plate.
[0012]
The brushless motor according to claim 7 of the present invention is such that the magnet has a plurality of radially smaller concave portions in an outer peripheral portion at equal intervals, and an outer peripheral edge of the reinforcing plate at a position corresponding to the small diameter concave portions, The configuration is such that a hook portion that engages with the small-diameter concave portion is provided.
[0013]
The brushless motor according to claim 8 of the present invention is configured such that the reinforcing plate has a large number of holes vertically penetrating therethrough.
[0014]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the brushless motor according to the present invention will be described based on specific examples shown in the accompanying drawings.
A casing 1 having a lower opening has a substantially cylindrical bearing holder 2 having an upper and lower opening at the center of the top plate 1a. A rotating shaft 4 is rotated by two rows of upper and lower bearings 3 and 3 housed in the bearing holder. Supported as possible.
[0015]
Around the lower end of the rotary shaft 4, a central vertical hole 6a of a magnet holder 6 having a ring-shaped magnet 5 concentric with the rotary shaft on the outer periphery is fitted and fixed, and the material of the magnet holder is a non-magnetic material. For example, a motor made of synthetic resin, aluminum, stainless steel, or brass is used, whereby the moment of inertia can be reduced, and a motor with good responsiveness can be realized.
[0016]
The magnet holder 6 has a recess 6b at the center, and the recess surrounds the outer periphery of the bearing holder 2 so that the height (thickness) of the motor can be reduced. .
[0017]
Further, reinforcing rings 14 are provided on the upper and lower surfaces of the magnet holder 6 to reinforce the mounting strength between the upper and lower surfaces of the magnet. The reinforcing rings are made of, for example, a synthetic resin plate, and are shown in FIG. In order to reduce the weight, a large number of holes 14a, 14a are provided for the weight reduction, and the holes are fixed to the magnet holder and the magnet with an adhesive.
[0018]
In general, sintered magnets are used for small precision motors, and sintered magnets are vulnerable to impact and may be deformed or damaged by centrifugal force during high-speed rotation. By providing the reinforcing plate as described above, deformation and breakage can be prevented beforehand.
[0019]
Each of the magnets 5 is magnetized in four poles in the radial direction. The upper and lower surfaces and the outer peripheral side surface of the magnet 5 are provided with a plurality of energizing coils provided on the inner peripheral surface of the casing 1 via a coil yoke 7. The inner surfaces 8 and 8 are opposed to each other with a magnetic gap therebetween.
[0020]
As shown in FIG. 4, each of the coils 8 has upper and lower flat portions 8a and 8b facing the upper and lower surfaces of the magnet 5, and curved folded portions 8c and 8d facing the outer peripheral side surface of the magnet. The portions 8a and 8b are configured so that their planar shapes are arc-shaped, and are formed by winding a conductor from one end 8e to the other end 8f in a continuous hollow shape. ) Coils are arranged side by side in the circumferential direction of the magnet such that the winding portion of each flat portion faces the upper and lower surfaces of the magnet, and the winding portion of the curved turn portion faces the outer peripheral side surface of the magnet. Is established.
[0021]
Thus, the inner surface of each coil 8 is shaped to follow the upper and lower surfaces and the outer peripheral side surface of the magnet 5, so that the distance between the coil and the magnet facing each other is constant, and a uniform magnetic gap is formed.
[0022]
The coils 8, 8 are fixed to the inner surface of the coil yoke 7 by, for example, an adhesive. The coil yoke 7 has a ring-shaped planar shape, and the inner surface is formed by connecting the outer peripheral side surface and the upper and lower surfaces of the magnet 5 in the radial direction. It is surrounded from the outside and has a concave shape following the outer peripheral side surface and upper and lower surfaces, and is configured by laminating thin plates made of a magnetic material such as iron. Specifically, the outer diameter is the same but the inner diameter is the same. Are stacked on top of and below the ring having the largest inner diameter, so that the inner peripheral surface has a concave shape.
[0023]
The coil yoke 7 is composed of upper and lower members, that is, an upper half member and a lower half member. The inwardly protruding edge of the lower part of the coil yoke does not hinder the assembling of the motor.
[0024]
A space 9 for accommodating electronic components is provided at a lower portion in the casing 1, and a board 11 on which Hall elements 10 and 10 serving as magnetic detection elements for detecting the rotational position of the rotor are provided in this space. The Hall element 10 is disposed so that the center of the magneto-sensitive surface is located below the magnet 5, and three Hall elements are provided at 60-degree intervals around the axis. Note that the arrangement interval of the Hall elements may be 120 ° in some cases.
[0025]
In the motor of this embodiment, no control circuit is provided in the space 9 and a control signal is sent from an external control circuit. However, a control circuit may be built in the space 9 in some cases.
[0026]
Reference numeral 12 in the drawing denotes a cover plate that closes a lower part of the opening of the casing 1, and reference numeral 13 denotes a spacer between bearings.
[0027]
Thus, in the motor of the present invention, the rotation position of the magnet 5 is detected by the Hall elements 10 and 10 arranged at intervals of 60 ° below the magnet, and the rotation of the magnet 5 is detected by the Hall element because the magnet has four poles. Since the polarity of the magnetic flux from the magnet changes every time the magnet rotates 90 °, and the Hall elements are arranged at 60 ° intervals in the circumferential direction, as shown in FIG. 5, it is detected by three Hall elements. The combination of the polarities of the magnetic flux changes every time the magnet rotates 30 °, and 12 combinations of the polarity appear each time the magnet rotates once. Based on the signals from the Hall elements 10 and 10, FIG. As shown, the energization control can be performed on the three coils every 30 °.
[0028]
Therefore, the control of energization of the three coils can be performed by a simple control circuit based on signals from these three Hall elements, and a complicated mechanism such as a conventional photo encoder can be omitted. .
[0029]
In FIGS. 5 and 6, in order to distinguish the three Hall elements from the three coils, reference numerals a, b, and c are assigned to the Hall elements, and reference numerals A, B, and C are assigned to the coils.
[0030]
In the motor configured as described above, a rotational driving force around the axis is generated in the magnet 5 by energizing the coils 8 from an external control circuit, and the rotating shaft 4 serving as an output shaft is generated together with the magnet 5 and the magnet holder 6. Drive rotationally.
[0031]
In the motor of the present invention described above, the magnetic flux from the magnet 5 is detected by the Hall elements 10 and 10 disposed on the substrate 11, and the coil is supplied from an external control circuit based on the output from the Hall element. The supply of driving power to 8, 8 is controlled.
[0032]
Further, in the motor of the present invention, the conducting wire forming the coil is substantially perpendicular to the rotation direction of the magnet 5, and the coil 8 and the coil yoke 7 surround not only the outer peripheral side surface of the magnet but also the upper and lower surfaces of the magnet. Since most of the magnetic flux radiated from the motor is guided to the coil yoke, the driving power consumption with respect to the rotational driving torque of the rotating shaft 4 which is the output of the motor can be reduced. A motor with good efficiency can be obtained.
[0033]
Further, in the above-described motor of the present invention, since the magnetic gap between the magnet and the coil is formed uniformly around the magnet, the magnetic resistance is small, there is almost no rotation unevenness, and an extremely smooth and stable rotation output can be obtained. Can be.
[0034]
In the embodiment described above, the Hall elements are arranged at intervals of 60 °, but the same energization control can be performed for the three coils even if they are arranged at intervals of 120 °.
[0035]
7 and 8 show a second embodiment of the motor according to the present invention. In this embodiment, small radial recesses 5a, 5a are formed at equal intervals on the outer periphery of the magnet, and the reinforcing plate 15 is formed. Hook portions 15a, 15a may be provided at equal intervals on the outer peripheral edge of the magnet, and these hook portions may be locked in the recesses to more firmly fix the magnet 5 and the magnet holder 6.
Reference numeral 15b in FIG. 8 indicates a hole for reducing the weight of the reinforcing plate 15.
[0036]
Further, in the second embodiment, the coil yoke 16 is made of a synthetic resin material molded by mixing magnetic material powder, which is different from that of the first embodiment in which the coil yoke 16 is made of a laminated plate. Therefore, there is an advantage that manufacturing is extremely easy and can be performed at low cost.
[0037]
【The invention's effect】
The motor according to the present invention detects the magnetic flux from the magnet magnetized in four poles in the radial direction by three Hall elements arranged at intervals of 60 ° or 120 ° along the rotation trajectory of the magnet. Since the energization of the three coils is controlled based on the combination of the polarities of the magnetic fluxes from the magnets detected by the Hall elements, a complicated control circuit is not required and stable rotation can be obtained.
[0038]
In addition, since the coil and the coil yoke are configured to surround the outer peripheral side surface and the upper and lower surfaces of the magnet, most of the magnetic flux from the magnet is guided to the coil and the coil yoke, and the rotation of the rotating shaft that is the output of the motor is driven. The driving power consumption for the torque can be reduced, so that a motor that can be driven with low power and has extremely good energy efficiency can be obtained.
[0039]
Further, the coil has a winding portion having a circular arc shape in plan view, and a winding portion facing the outer peripheral side surface of the magnet, and a hollow shape in which one end to the other end of a conductive wire forming these winding portions is continuous. Most of the conductors that make up the coil are at right angles to the circumferential direction of the magnet, that is, to the direction of rotation of either the magnet or the coil, so that the magnetic flux from the magnet is effectively used. This also results in a motor with good energy efficiency.
[0040]
Also, when the coil yoke is made of a synthetic resin material mixed with magnetic material powder, it is much easier to manufacture and at lower cost than when the yoke is formed by laminating magnetic material thin plates. There is an advantage that it can be manufactured.
[0041]
Furthermore, since the magnet and the magnet holder are firmly fixed by the reinforcing plate, the possibility of deformation and breakage of the magnet is extremely small, and the reliability of the motor can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a motor according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the motor according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a mounting structure of the magnet.
FIG. 4 is a perspective view of a coil.
FIG. 5 is a time chart showing a change in polarity of magnetic flux detected by a Hall element.
FIG. 6 is a time chart showing an energized state of a coil.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a motor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing an attached state of a magnet of a motor according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 casing 2 bearing holder 3 bearing 4 rotating shaft 5 magnet 6 magnet holder 7 coil yoke 8 coil 9 space for accommodating electronic components 10 hall element 11 substrate 12 cover plate 13 spacer 14 reinforcing plate 15 reinforcing plate 16 coil yoke
