JP2005192384A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 クロポール形のステータを備え、構成が簡単で、且つ、製造コストを低減することができる連続回転用のブラシレスモータを提供する。
【解決手段】 軸方向に延出する極歯２１ａを有するクロポール形の２つのヨーク２１が極歯２１ａを周方向に交互に配置するようにして向き合わされ、２つのヨーク２１の間に環状に巻装された２相の巻線２５ａ，２５ｂが配設されたステータ２０と、極歯２１ａと相対するロータマグネット１２を有するロータ１０と、ロータ１０の回転位置を検出して位置検出信号を送出する１つのホールＩＣ３１と、を備え、２相の巻線２５ａ，２５ｂには位置検出信号に基づいて半波電流が交互に供給されてなる。また、極歯２１ａは、非対称な形状もしくは周方向にシフトしたように形成された。
【選択図】 図１

Description

本発明はブラシレスモータに係り、特にクロポール形のステータを備えるブラシレスモータに関する。

従来、板金加工により磁極歯列が形成されたクロポール形構造のステータと、このステータと対向するように配設された永久磁石を有するロータとを備えたステッピングモータが知られている。ステータの内部には、巻線が巻装されたコイルボビンが、軸方向に複数積層されて配設される（例えば、特許文献１参照）。クロポール形構造のステッピングモータは、板金加工により磁極歯列を形成することができるので製造コストが低く抑えられ、そのうえ巻線もコイルボビンにオープン巻することができるという利点を有している。

特許文献１のステッピングモータはアウターロータ形であり、巻線が巻装されたコイルボビンが軸方向に積層され、コイルボビンの径方向の外側面を覆うようにステータの外ヨークが配設されている。なお、この外ヨークは、板状の磁性材料をリング状に加工したものであり、側面にスリットが形成され、このスリットによって磁極歯列が形成されている。そして、この外ヨークの径方向の外側には、リング状の永久磁石が同軸的に配設され、この永久磁石の内側の磁極面と外ヨークの磁極歯列とがわずかなギャップをあけて相対している。
一般に、クロポール形構造のステッピングモータでは、各コイルボビンが、板金加工によって磁極歯列が形成された２つの板金部品によって軸方向から挟み込まれるような構造である。このとき、２つの板金部品は、磁極歯列が周方向に交互に並ぶように向かい合わされてコイルボビンを間に挟み込むようになっている。これに対し、特許文献１に記載のステッピングモータは、２つのコイルボビンの外周面をリング状の磁性材料で覆う構成であるので構成が簡単となる。

しかし、上記ステッピングモータは、電動ファンモータのように連続回転させるための回転駆動源として用いると、脱調してしまうおそれがあり、これは特に１０００ｒｐｍ以上といった高速回転になるとより顕著になるという問題があった。このような問題を回避するために、積層型のステッピングモータに位置センサを配設して、閉ループで回転制御する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２のステッピングモータによれば、積層されたコイルボビンにそれぞれ巻線が施され、これらのコイルボビンはそれぞれ磁性材料で形成されたヨークによって挟持された構成となっている。また、位置センサとしてのホール素子が、インナーロータの永久磁石の端面と軸方向で対向する位置であって、所定の周方向位置に２箇所配設されている。このような構成により、高精度な位相検出を行うことができ、脱調を起こすことを防止することができる。
実用新案登録第２５５９６９２号公報（第１−３頁、図１−４） 特開２００１−７８３９２号公報（第２−５頁、図１−１０）

しかしながら、特許文献２に記載のステッピングモータは、５００ｒｐｍ以下での低速高精度にて所定角度だけ回転させる用途に用いられ、複数のコイルボビンが半ピッチ分ずれて、それぞれ一対のヨークによって挟持されると共に、半ピッチ分のずれを検出するためホール素子が２箇所に配設されており、構成が複雑であり製造コストが掛かってしまうという問題があった。例えば、特許文献２に記載のステッピングモータを電動ファンモータのように位置精度が要求されないモータに使用した場合には、電動ファン装置の製造コスト増に繋がる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、クロポール形のステータを備え、構成が簡単で、且つ、製造コストを低減することができる連続回転用のブラシレスモータを提供することにある。

前記課題は、軸方向に延出する複数の極歯を有するクロポール形の一対のヨークが前記極歯を周方向に交互に配置するようにして向き合わされ、前記一対のヨークの間に環状に巻装された２相の巻線が配設されたステータと、前記極歯と相対するロータマグネットを有するロータと、該ロータの回転位置を検出して位置検出信号を送出する１つの位置検出部と、を備え、前記２相の巻線には前記位置検出信号に基づいて半波電流が交互に供給されてなることにより解決される。

このように本発明のブラシレスモータは、クロポール形の一対のヨークに２相の巻線を収容させてステータを構成して、構成を簡単として製造コストを低減している。また、ロータの回転位置を検出して位置検出信号を送出する１つの位置検出部を備え、この位置検出部からの位置検出信号に基づいて２相の巻線には半波電流が時間的に交互に供給される構成となっている。本発明は、２相の巻線に半波電流を時間的に交互に重ならないように供給する構成であり、１つの位置検出部の位置検出信号によって供給電流のスイッチング制御が可能である。このように、簡単な構成でクロポール形の永久磁石型ステッピングモータを連続回転可能なブラシレスモータとして実現することができる。
また、前記位置検出部からの位置検出信号に基づいて前記２相の巻線への半波電流の供給を制御する制御部をさらに備える構成とすることができる。

また、前記一対のヨークの極歯の数と、前記ロータマグネットの極数とは同じであり、前記極歯のうち少なくとも１つは、軸中心に対して非対称な形状であるかもしくは周方向に所定角度シフトされてなるように構成すれば好適である。２つのヨークの極歯の数と、ロータのロータマグネットの極数とが同じであると、磁気的にバランスが取れた状態となるため、巻線に電流が供給されたときに回転する起動力が生じないことがあるが、本発明では、極歯にその極歯の形状が非対称であるもの、もしくは、周方向に所定角度シフトされたものを含むように構成されているので、ロータの周方向に磁気的にアンバランスな部分が生じて一方向に起動力を発生させることができる。

また、前記非対称な形状である極歯は、一部を切り欠くかもしくは一部を薄く形成してなるものとすることができる。このように、極歯を一部切り欠くか薄く形成することにより簡単な構成でロータの一方向の起動性を生じさせることができる。

また、前記位置検出部は、前記一対のヨークのうち、一方のヨークの極歯の先端部と他方のヨークとの間に形成される軸方向の隙間に面するように配設されれば好適である。このように一方のヨークの極歯の先端部と他方のヨークとの間に形成される軸方向の隙間に面するように位置検出部を配設することにより、位置検出部は径方向の磁気を効率的に検出することができる。また、上記隙間に面するように配設するので、ロータの回転に寄与する磁束が損失してしまう程度が低減される。

また、前記ステータには、前記２相の巻線が互いに逆向きに巻装され、該２相の巻線は、同じ方向から半波電流が供給されることにより互いに逆向きの磁束を発生するように構成すると好適である。このように同じ方向から半波電流を供給することによって互いに逆向きの磁束を発生させることができるので、駆動電流の供給回路を非常に簡単な構成とすることができる。

また、前記ヨークの極歯の周方向の幅と前記ロータマグネットの磁極の周方向の幅は、略同じ幅に設定されていると好適である。このように、極歯の周幅とロータマグネットの周幅が略同じ幅に設定されると、磁束を最も有効に利用できる。

また、前記ヨークの極歯と前記ロータマグネットの磁極とが相対して径方向に重なる面積が最も大きくなる前記ロータの回転位置において、前記２相の巻線への半波電流の供給が切り替えられるように制御されてなると好適である。このように構成すると、２相の巻線への半波電流の供給が、極歯とロータマグネットとの間の磁気作用が最大となるロータの回転位置で切り替えられるので、回転駆動力を最大とすることができる。

また、前記ヨークの極歯の周方向の両端部は、軸方向に対して傾斜し、前記ロータマグネットの各磁極の周方向の両端部は、軸方向と略平行であると好適である。このように構成すると、極歯とロータマグネットの磁極との間の磁気作用の大きさをロータの回転に伴って徐々に変化させることができるので、回転時のトルクリップルを低減することが可能である。
また、前記ヨークの極歯の周方向の両端部は、軸方向に対して傾斜し、前記ロータマグネットの各磁極の周方向の両端部は、軸方向に対して傾斜していると好適である。このように構成すると、極歯とロータマグネットの磁極との間の磁気作用の大きさをロータの回転に伴ってさらに緩やかに変化させることができるので、回転時のトルクリップルをより低減することが可能である。

また、前記ヨークの極歯は、周方向に展開した状態で径方向から見たときに軸方向の他方のヨークに向かって先端側が幅狭となるように略台形形状に形成されてなると好適である。このように構成すると、極歯がお互い先細であるので一対のヨークを軸方向に組み付けるときに極歯同士が邪魔にならず組み付け性が良好となる。

また、前記ロータマグネットは、周方向に展開した状態で径方向から見たときに略矩形状に形成されてなり、該ロータマグネットの周方向の長さは、前記ヨークの極歯の幅狭に設定された先端側の辺よりも大きく設定されていると好適である。このように構成すると、ロータが回転するときに、ロータマグネットの磁極と極歯の傾斜した部分とが徐々に径方向に重なっていくので、極歯とロータマグネットの磁極との間の磁気作用の大きさを徐々に変化させることができるので、回転時のトルクリップルを低減することが可能である。

また、前記ロータマグネットは４の磁極を有すると共に、前記ステータは４の極歯を有するように構成すると好適である。このように構成すると、極数を最小となって極歯の突出数を少なくすることができるので、ステータの構成を簡単にすることできる。

本発明によれば、円環状の２相の巻線を内部に有するクロポール形のステータを備えた構成のブラシレスモータであって、ロータの回転位置を検出する位置検出部を備え、２相の巻線は位置検出部からの位置検出信号に基づいて半波電流が交互に供給されるようにすることにより、構成が簡単で、且つ、製造コストを低減することができる連続回転用のブラシレスモータを提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。図１〜図７は本発明の一実施形態に係るものであり、図１はブラシレスモータの断面説明図、図２はロータの正面図、図３はシャフトと軸受を備えたステータの分解斜視図、図４はヨークの極歯の部分拡大図、図５は制御回路の構成図、図６はステータの巻線への給電方式の説明図、図７はヨークとロータマグネットの展開図である。
図８〜図１２は本発明の他の実施形態に係るものであり、図８は極歯の部分拡大図、図９はホールＩＣの配置を示す説明図、図１０〜図１２はヨークとロータマグネットの展開図である。

以下に本発明のブラシレスモータＭを、１０００ｒｐｍ以上である３０００ｒｐｍとする高速連続回転で使用する車両用の電動ファンの回転駆動部に適用した例を示す。図１に示すように本例のブラシレスモータＭは、アウターロータ型のモータであって、ロータ１０と、ロータ１０の内部に配設されたステータ２０とを備えて構成されている。ロータ１０は、円形状の平面部１１ａ及び平面部１１ａの縁部から延出する円筒状の周面部１１ｂを備えたケース１１と、平面部１１ａの中央部に形成された貫通孔に挿入されて固定されたシャフト１３と、周面部１１ｂの内周面に取付けられた永久磁石（ロータマグネット）１２とから構成されている。また、シャフト１３の先端部にはファン５が取着されており、ロータ１０の回転に伴ってファン５が一方向へ回転可能に構成されている。

図２に示すように、ロータマグネット１２は薄板の円弧状に形成されたものであり、径方向に磁束が向くように磁化されている。本例のロータ１０は４極構成であり、それぞれ独立した４つのロータマグネット１２が、周面部１１ｂの内周面に固着されている。そして、極性の異なるロータマグネット１２が周方向に交互に配設され、隣合うロータマグネット１２の磁束の向きが回転中心に対して反対になるように構成されている。
なお、本例のロータ１０は複数の独立したロータマグネット１２を有して構成されているが、これに限らず、円環状のロータマグネットをケース１１内に圧入して固定するように構成してもよい。この場合、円環状のロータマグネットは、周方向の所定角度範囲毎（本例のように４極の場合は略９０度毎）に磁束の向きが径方向に交互に反転するように磁化される。

ステータ２０は、合成樹脂等の非磁性材料からなる円筒状のスペーサ２２と、軸方向に延出してロータマグネット１２と相対する極歯２１ａを有しスペーサ２２の外周に配設されたヨーク２１と、極歯２１ａの径方向の内側に配設され巻線２５ａ，２５ｂが巻装された非磁性体からなるコイルボビン２４とを備えて構成されている。スペーサ２２は中央に貫通孔２２ａが形成されており、スペーサ２２の一方の端部には軸受２が圧入して固定されている。また、スペーサ２２の他方の端部はエンドプレート１に固定されており、このエンドプレート１には軸受３が配設されている。そして、これらの軸受２，３は貫通孔２２ａに挿入されたシャフト１３を回転自在に支承している。

本例のステータ２０では、２つのコイルボビン２４が軸方向に積層された構成となっている。また、２つのコイルボビン２４には、それぞれＡ相電流の巻線２５ａ，Ｂ相電流の巻線２５ｂが環状に巻装されている。なお、巻線２５ａ，２５ｂは逆向きに巻装され、同じ方向から電流が供給されるように構成されているので、通電したときには、逆向きの磁界が生ずるようになっている。これらの積層されたコイルボビン２４は、一対のヨーク２１に挟持された状態でステータ２０に固定される。

ヨーク２１は磁性材料にて形成されており、コイルボビン２４の径方向の外周面を覆う外ヨークとしての極歯２１ａと、コイルボビン２４の径方向の内周面を覆う円環状の内ヨーク２１ｂと、極歯２１ａと内ヨーク２１ｂとを連結すると共にコイルボビン２４の軸方向の側面を覆う環状の円環部２１ｃとを備えている。また、一対のヨーク２１は、内ヨーク２１ｂ同士が嵌合して同軸上に一体に連結されるように構成されている。本例のヨーク２１には、板金加工にて位相を略１８０度ずらして円環部２１ｃの縁部から２つの極歯２１ａが軸方向に延出するように形成されている。また、極歯２１ａは対向するヨーク２１の円環部２１ｃに向かって先端程幅狭（先細）となるように形成されている。この極歯２１ａの磁極面は、ロータマグネット１２の極幅と略同じ幅に設定され、展開し径方向から見ると略台形形状であり、円環部２１ｃ側が長い辺であり先端側が短い辺となっている（図７参照）。そして、極歯２１ａは、ロータマグネット１２と相対して配置され、磁気相互作用を及ぼすようになっている。また、極歯２１ａが先端程幅狭な台形状に設定されているので、２つのヨーク２１を軸方向に組み付ける際に、極歯２１ａ同士が邪魔にならず組み付け性が良好となる。
図３に示すように、ステータ２０は、一方のヨーク２１の内部に巻線２５ａ，２５ｂが巻装されたコイルボビン２４を挿入して配設し、他方のヨーク２１を極歯２１ａの位相を略９０度ずらして互いに向き合うようにして同軸上に配置した後、一対のヨーク２１にスペーサ２２を圧入することにより一体に形成することができる。このように、本例のステータ２０は４極の極歯２１ａを有する。なお、本例のブラシレスモータＭは、１０００ｒｐｍ以上の高速連続的な回転状態で使用するものであるから、ステップ角を細かく設定する必要がなく構成が簡単となる。

また、図４に示すように、少なくとも１つの極歯２１ａはロータマグネット１２と相対する磁極面が軸中心Ｌに対して非対称に形成されている。本例では、周方向の一方の端部には、端部が略三角形状に切り欠かれたようにして切欠部２１ａａが形成されている。本例のブラシレスモータＭはロータマグネット１２の極数と極歯２１ａの極数がどちらも４極で同一である。極数が同数であると、停止時にロータマグネット１２と極歯２１ａとが磁気的にバランスした状態となる場合がある。このため、ステータ２０の巻線２５ａ，２５ｂに電流が供給されても回転する起動力が生じなくなってしまう。

本例のステータ２０では、少なくとも１つの極歯２１ａを軸中心Ｌに対してわずかに非対称に形成することによって、通電されたときにロータ１０のロータマグネット１２が、ステータ２０の極歯２１ａからわずかに周方向にシフトした状態となる。これにより、ステータ２０に通電されたときに、一方向へ起動力が向いてロータ１０は回転することが可能となる。つまり、極歯２１ａは周方向に略等間隔に配置されるが、切欠部２１ａａを形成することにより、非対称な形状の極歯２１ａは他の極歯２１ａと異なりロータマグネット１２との磁気作用が一部において弱まり、ステータ２０の周方向の一部が他の部位と比べて磁気的にアンバランスとなって、ロータ１０には一方向に回転力が生じる。
本例のブラシレスモータＭでは、このように簡単な構成でロータ１０が一方向へ回転し始めることができるように構成されている。なお、本例のブラシレスモータＭはロータ１０及びステータ２０が共に４極であり、このように極数を最小とすることにより構成が簡単となるので好適である。また、４極に限らず、共に２ｎ極（ただし、ｎは２以上の自然数）とすることができる。また、切欠部２１ａａの形状は、略三角形状に限らず矩形状，円弧状等の任意の形状でよい。

また、図１に示すように、エンドプレート１の内側面にはプリント基板３０が配設されており、このプリント基板３０には位置検出部としてのホールＩＣ３１が配設されている。ホールＩＣ３１は、ロータマグネット１２の軸方向の端面と相対するように所定のギャップをあけて配設されており、ロータ１０が回転することにより、ロータマグネット１２からの磁気を検知して、制御部４０（図５参照）へロータ１０の回転位置を示す位置検出信号を出力している。ホールＩＣ３１が検知する磁気の切り替わり位置が、ロータ１０のロータマグネット１２の切り替わり位置となる。これを受けて制御部４０は、位置検出信号に基づいてプリント基板３０の制御回路へ所定のタイミングで制御信号を送出し、ブラシレスモータＭが所定の回転速度で回転するように制御している。

プリント基板３０には、図５に示すように、制御回路としてのトランジスタ３２ａ，３２ｂが配設されており、トランジスタ３２ａはＡ相の巻線２５ａに，トランジスタ３２ｂはＢ相の巻線２５ｂにそれぞれ接続されている。そして、トランジスタ３２ａ，３２ｂのベース端子に、制御部４０から制御信号としてのパルス信号が入力されることにより、巻線２５ａ，２５ｂに所定の電流が流れ磁界を発生させるようになっている。本例のステータ２０には、図６に示すように、Ａ相とＢ相で相互に重ならないようにそれぞれ一方向の矩形状の半波電流が供給されるように構成されている。このように半波電流を供給する構成であるので電気回路構成が簡単となる。
また、上述のように巻線２５ａ，２５ｂは逆向きに巻装されているので、Ａ相，Ｂ相に半波電流が交互に供給されると、極歯２１ａは、隣合う極歯２１ａ同士は逆の極性であって、時間的にＮ極とＳ極に交互に切替わりながら、ロータマグネット１２と磁気作用を及ぼす。そして、制御部４０からの制御信号が所定のタイミングでプリント基板３０に供給されることにより、ロータ１０は一定方向に連続して回転することが可能となる。

図７は、極歯２１ａおよびロータマグネット１２を周方向に展開し、径方向から見た展開図である。このように極歯２１ａは、展開すると円環部２１ｃ側が長く、先端側が短い略台形形状である。また、極歯２１ａの磁極面の平均幅は、ロータマグネット１２の極幅と略同程度に設定されている。このように極歯２１ａの磁極面の平均幅とロータマグネット１２の極幅とが略同程度に設定されていると、磁束を最も有効に利用することができる。
図７は、各極歯２１ａとロータマグネット１２とが正対し、径方向に重なる面積が最も大きくなった状態を表している。この場合、ロータマグネット１２の周方向の中心位置が極歯２１ａの周方向の中心位置と径方向で一致している。
ホールＩＣ３１は、一対のヨーク２１の極歯２１ａの周方向の隙間付近に配置されている。詳しくは、極歯２１ａとロータマグネット１２との径方向の重なりが最大となるようなロータ１０の回転位置においてロータマグネット１２の周方向の端部と軸方向に略一致するように配設されている。

このように配置されることにより、ロータ１０が回転して、極歯２１ａとロータマグネット１２が径方向に重なる面積が最大となったとき、すなわち極歯２１ａとロータマグネット１２との間で最も大きな磁気作用が働くとき（すなわち、最大の吸引反発力が発生するとき）に、ホールＩＣ３１は磁気の切り替わりを検知し、制御部４０へロータマグネット１２の切り替わりを表す信号を送出する。制御部４０は、この信号を受けて切り替わり時期を判別することができる。制御部４０は、この切り替わり時期（特に、ホールＩＣ３１での磁束変化の立ち上がり時）に、半波電流をＡ相とＢ相の間で切り替えている。
このように、本例のブラシレスモータＭでは、極歯２１ａとロータマグネット１２との間で最も大きな磁気作用が働く回転位置で半波電流の供給を切り替えるので、最も効率よく大きな駆動力を生起させることができる。

また、極歯２１ａの周方向の両端部は、軸方向に対して周方向にそれぞれ傾斜している。そして、本例のロータマグネット１２の各磁極は、その周方向の両端部が軸方向と略平行になるように配設されている。これにより、本例のブラシレスモータＭでは、ロータ１０が所定方向に回転すると、極歯２１ａとロータマグネット１２との間に働く磁気作用の大きさを徐々に変化させることができ、回転時に発生するトルクリップルを低減することが可能となる。

また、ロータマグネット１２の周方向の長さは、極歯２１ａの幅狭な先端側の辺よりも大きく設定され、幅広な基端部側（円環部２１ｃ側）の辺よりも小さく設定されている。これにより、ロータ１０が回転したときに、極歯２１ａとロータマグネット１２とが径方向に相対する面積が極歯２１ａの周方向の両端部において徐々に変化する。したがって、極歯２１ａとロータマグネット１２との間に働く磁気作用が急激に変化しないことにより、回転時に発生するトルクリップルを低減することが可能となる。

このように本発明のブラシレスモータＭは、円周状に巻線２５ａ，２５ｂが巻装されたコイルボビン２４が同軸上に積層され、これらコイルボビン２４を軸方向から挟持するようにヨーク２１が配設されたステータ２０を備えている。そして、ステータ２０は、ヨーク２１の径方向の縁部から２相のコイルボビン２４の径方向の外周面を覆うように極歯２１ａが延出するクロポール形構造を有している。このように、本例のブラシレスモータＭのステータ２０は、各コイルボビン２４を磁極歯列が形成された２つのヨークで挟持する構成ではなく、積層された２つのコイルボビン２４を２つのヨーク２１でまとめて挟持する構成であり、即ち、極歯２１ａ，２１ｂは２相のコイルボビン２４をまたいで構成されるので、部品点数が少なく簡単な構成とし、製造コストを低減することができる。また、巻線２５ａ，２５ｂには半波電流が供給される構成であるので、制御回路が簡単となる。

また、２相の巻線２５ａ，２５ｂには半波電流が供給され、ホールＩＣ３１によってロータ１０の回転位置を検出して制御部４０に位置検出信号を出力して制御部４０によって回転制御される構成としたので、脱調することなく連続回転させることができる。そして、２相の巻線２５ａ，２５ｂに半波電流を交互に供給するために、ホールＩＣ３１は、ロータ１０の周方向に１箇所のみ配設すればよいので構成が簡単となる。
また、本例のブラシレスモータＭは、ステータ２０及びロータ１０の極数を同数（本例では４極）としているが、ステータ２０の極歯２１ａのうち少なくとも１つを軸中心に対して非対称に形成して始動性を向上させている。このように簡単な構成で始動性を向上することができる。

なお、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
上記実施形態では、極歯２１ａを軸中心に対して非対称とするのに、極歯２１ａの周方向の一方の端部を切り欠いた構成としているが、これに限らず、図８に示すような形状としてもよい。同図（Ａ）の極歯２１ａでは、周方向の一方の端部付近にスリット２１ｄを形成することにより、磁気的なアンバランスを生じさせることができる。同図（Ｂ）の極歯２１ａは、周方向の一方の端部をわずかに径方向に湾曲させた湾曲部２１ｅが形成された構成である。同図（Ｃ）の極歯２１ａは、周方向の一方の端部を大きく切り欠いた切欠部２１ｆが形成された構成である。同図（Ｄ）の極歯２１ａは、周方向の一方の端部を薄く形成した薄肉部２１ｇが形成された構成である。同図（Ｅ）の極歯２１ａは、左右対称な形状ではあるが、他の極歯２１ａよりも幅が狭く形成されており、中心が図中左方向に所定角度シフトした構成となっている。以上のように構成しても、極歯２１ａは軸中心に対して周方向に磁気的に非対称となるので、始動性を向上させることが可能である。なお、図８（Ａ）乃至（Ｅ）に例示する非対称形状を有する極歯２１ａを少なくとも１つ含むようにして全体としてロータ１０に対して周方向に磁気的に非対称とすればよい。

また、上記実施形態では、ホールＩＣ３１は、ロータマグネット１２の軸方向の端面と相対するように配設されていたが、これに限らず、図９のように配設してもよい。図９では、一方のヨーク２１の極歯２１ａの先端部と、他方のヨーク２１の円環部２１ｃとの間の軸方向の隙間に面するようにホールＩＣ３１が配設されている。このように配設することにより、ホールＩＣ３１は径方向の磁束を検出することができる。これにより、軸方向と異なり大きな磁気を検出するので位置検出精度が向上する。また、ホールＩＣ３１は、２つのヨーク２１の隙間に位置するように配設されるので、ロータ１０の回転に寄与する磁束が、ホールＩＣ３１によって損失される程度を低くすることができる。

また、上記実施形態では、ブラシレスモータＭをアウターロータ型として説明したが、これに限らず、インナーロータ型としてもよい。また、ロータマグネット１２は、４極、極歯２１ａも４つと設定したが、お互い偶数で同数であればよい。
また、上記実施形態では、Ａ相電流の巻線２５ａとＢ相電流の巻線２５ｂを別々のコイルボビン２４，２４に巻装しているが、これに限らず、１つのコイルボビン２４に巻線２５ａ，２５ｂを巻装してもよい。

また、上記実施の形態では、ロータマグネット１２は極歯２１ａと周方向の幅が略同程度かつ両端部が軸方向と略平行となるように設定されていたが、これに限らず、図１０〜図１２のように設定してもよい。
図１０では、ロータマグネット１２の極幅が極歯２１ａの周方向の幅よりも小さく設定された場合を示している。本例では、ロータマグネット１２の極幅が、極歯２１ａの先端の幅と略等しく設定されている。図１０に示すように、この場合もホールＩＣ３１は、極歯２１ａとロータマグネット１２とが径方向に重なる面積が最大となったときに、ロータマグネット１２の周方向の端部と軸方向に略一致するように配設されている。このようにホールＩＣ３１が配置されることにより、極歯２１ａとロータマグネット１２との間で最も大きな磁気作用が働く回転位置を検出することができる。そして、この信号を受けて制御部４０は、最も大きな駆動力を生起させるタイミングで半波電流を切り替えるように制御することができる。

また、図１１は、ロータマグネット１２を展開状態で略平行四辺形状に形成した例である。そして、図１１では、このように周方向に傾斜（スキュー）させたロータマグネット１２が、極歯２１ａと径方向に重なる面積が最大となった状態となっている。図１１に示すように、本例ではホールＩＣ３１をロータマグネット１２の周方向の端部（本例では、下端部）と軸方向に略一致するように配設することによって、ホールＩＣは極歯２１ａとロータマグネット１２との間で最も大きな磁気作用が働く回転位置を検出することができる。
また、図１２は、図１１の例においてロータマグネット１２の極幅を最大とした場合を示している。この場合も、ホールＩＣ３１をロータマグネット１２の周方向の端部と軸方向に略一致するように配設することによって、ホールＩＣは極歯２１ａとロータマグネット１２との間で最も大きな磁気作用が働く回転位置を検出することができる。

図１１，図１２のようにホールＩＣ３１が配置されることにより、極歯２１ａとロータマグネット１２との間で最も大きな磁気作用が働く回転位置を検出することができので、この信号を受けた制御部４０は、最も大きな駆動力を生起させるタイミングで半波電流を切り替えるように制御することができる。
また、ロータマグネット１２をスキューさせることにより、ロータ１０の回転に伴って極歯２１ａとロータマグネット１２との間の磁気作用の大きさを徐々に変化させることができるので、回転時に発生するトルクリップルを低減することが可能となる。
また、極歯２１ａの周方向端部の辺の傾斜角度よりもロータマグネット１２の周方向端部の辺の傾斜角度を同方向で大きくするとよい。このように設定すると、トルクリップルがより低減されて回転を滑らかにすることができる。

本実施形態に係るブラシレスモータの断面説明図である。 本実施形態に係るロータの正面図である。 本実施形態に係るシャフトと軸受を備えたステータの分解斜視図である。 本実施形態に係るヨークの極歯の部分拡大図である。 本実施形態に係る制御回路の構成図である。 本実施形態に係るステータの巻線への給電方式の説明図である。 本実施形態に係るヨークとロータマグネットの展開図である。 他の実施形態に係る極歯の部分拡大図である。 他の実施形態に係るホールＩＣの配置を示す説明図である。 他の実施形態に係るヨークとロータマグネットの展開図である。 他の実施形態に係るヨークとロータマグネットの展開図である。 他の実施形態に係るヨークとロータマグネットの展開図である。

符号の説明

１・・エンドプレート、２，３・・軸受、５・・ファン、１０・・ロータ、
１１・・ケース、１１ａ・・平面部、１１ｂ・・周面部、１２・・ロータマグネット、
１３・・シャフト、２０・・ステータ、２１・・ヨーク、２１ａ・・極歯、
２１ａａ・・切欠部、２１ｂ・・内ヨーク、２１ｃ・・円環部、２１ｄ・・スリット、
２１ｅ・・湾曲部、２１ｆ・・切欠部、２１ｇ・・薄肉部、２２・・スペーサ、
２２ａ・・貫通孔、２４・・コイルボビン、２５ａ，２５ｂ・・巻線、
３０・・プリント基板、３２ａ，３２ｂ・・トランジスタ、３１・・ホールＩＣ、
４０・・制御部、Ｍ・・ブラシレスモータ

Claims (13)

1. 軸方向に延出する複数の極歯を有するクロポール形の一対のヨークが前記極歯を周方向に交互に配置するようにして向き合わされ、前記一対のヨークの間に環状に巻装された２相の巻線が配設されたステータと、
   前記極歯と相対するロータマグネットを有するロータと、
   該ロータの回転位置を検出して位置検出信号を送出する１つの位置検出部と、を備え、
   前記２相の巻線には前記位置検出信号に基づいて半波電流が交互に供給されてなることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記位置検出部からの位置検出信号に基づいて前記２相の巻線への半波電流の供給を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記一対のヨークの極歯の数と、前記ロータマグネットの極数とは同じであり、前記極歯のうち少なくとも１つは、軸中心に対して非対称な形状であるかもしくは周方向に所定角度シフトされてなることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
4. 前記非対称な形状である極歯は、一部を切り欠くかもしくは一部を薄く形成してなることを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータ。
5. 前記位置検出部は、前記一対のヨークのうち、一方のヨークの極歯の先端部と他方のヨークとの間に形成される軸方向の隙間に面するように配設されたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
6. 前記ステータには、前記２相の巻線が互いに逆向きに巻装され、
   該２相の巻線は、同じ方向から半波電流が供給されることにより互いに逆向きの磁束を発生することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
7. 前記ヨークの極歯の周方向の幅と前記ロータマグネットの磁極の周方向の幅は、略同じ幅に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
8. 前記ヨークの極歯と前記ロータマグネットの磁極とが相対して径方向に重なる面積が最も大きくなる前記ロータの回転位置において、前記２相の巻線への半波電流の供給が切り替えられるように制御されてなることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
9. 前記ヨークの極歯の周方向の両端部は、軸方向に対して傾斜し、
   前記ロータマグネットの各磁極の周方向の両端部は、軸方向と略平行であることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
10. 前記ヨークの極歯の周方向の両端部は、軸方向に対して傾斜し、
    前記ロータマグネットの各磁極の周方向の両端部は、軸方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
11. 前記ヨークの極歯は、周方向に展開した状態で径方向から見たときに軸方向の他方のヨークに向かって先端側が幅狭となるように略台形形状に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
12. 前記ロータマグネットは、周方向に展開した状態で径方向から見たときに略矩形状に形成されてなり、該ロータマグネットの周方向の長さは、前記ヨークの極歯の幅狭に設定された先端側の辺よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１０に記載のブラシレスモータ。
13. 前記ロータマグネットは４の磁極を有すると共に、前記ステータは４の極歯を有することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。

Images