JP3229593U - 永久磁石を用いたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】出力をより効率的に発生させるモータを提供する。【解決手段】円筒形状の磁石保持部材１と磁石保持部材の外周面に隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられる外側磁石層２ａ〜２ｎと磁石保持部材の内周面に外側磁石層と同じ方向の磁界となるように配置され隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられる内側磁石層とからなるロータと、軟磁性材料からなり外側磁石層に対向する外側磁極部４ａと内側磁石層に対向する内側磁極部４ｂと外側磁極部と内側磁極部を連結した連結部４ｃをもつステータと、ステータの外側磁極部と連結部の間に配置されステータに巻回されて外側磁極部を励磁する外側コイル５〜１６と、ステータの内側磁極部と連結部の間に配置されステータに巻回されて内側磁極部を励磁する内側コイル１７〜２８と、ステータの連結部と反対方向に位置し外側磁石層及び内側磁石層を磁気的に吸引する軟磁性材料からなる磁気吸引力バランス部材２９と、を備える。【選択図】図１

Description

永久磁石を用いたモータで特にコイルの通電を電気的に切り替えるブラシレスモータの構造に関するものである。

コイルへの通電を切り替えて永久磁石からなるロータを駆動するモータにおいてコイルの軸方向とステータを半径方向放射状に向けて配置し半径方向に着磁されたマグネットを円周上に交互に並べて配置したロータを駆動するようにしたモータが知られている

特開２０１９−２４３２０

従来の構造の場合、コイルの磁束がマグネットの片面のみに向いているためマグネットの片面のみの表面磁束しか利用する事ができずモータの出力が上がらない欠点があった。

円筒形状の磁石保持部材と該磁石保持部材の外周面に
複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される外側磁石層と該磁石保持部材の内周面に前記外側磁石層と同じ方向の磁界となるように配置された複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される内側磁石層とからなるロータと、
軟磁性材料からなり該ロータの外側磁石層の外周面に隙間をもって対向する第１の外側磁極部と内側磁石層の内周面に隙間をもって対向する内側磁極部と該内周磁極部と前期外側磁極部とをつなぐ連結部を持つ第１ステータと、
前記第１ステータの第１の外側磁極部と連結部の間であって前記ロータの外側磁石層とは軸方向に並んで配置され第１ステータに巻回され第１の外側磁極部を励磁する第１の外側コイルと、
前記第１ステータの第１の内側磁極部と連結部の間に前記ロータの内側磁石層とは軸方向に並んで配置され第１ステータに巻回され第１の内側磁極部を励磁する第１の内側コイルと、
軟磁性材料からなり該ロータの外側磁石層の外周面に隙間をもって対向する第２の外側磁極部と該ロータの内側磁石層の内周面に隙間をもって対向する第２の内側磁極部と該内周磁極部と前期外側磁極部とをつなぐ連結部を持つ第２ステータと、
前記第２ステータの第２の外側磁極部と連結部の間であって前記ロータの外側磁石層とは軸方向に並んで配置され第２ステータに巻回され第２の外側磁極部を励磁する第２の外側コイルと、
前記第２ステータの第２の内側磁極部と連結部の間であって前記ロータの内側磁石層とは軸方向に並んで配置され第２ステータに巻回され第２の内側磁極部を励磁する第２の内側コイルと、
前記第１ステータと前期第２ステータを保持し非磁性材料からなる保持部材と、
前記外側着磁層及び前記内側着磁層の軸と並行方向の中心位置よりもステータの連結部とは反対方向に位置し前記外側着磁層及び前記内側着磁層を前記連結部とは反対方向に磁気的な吸引力を発生する軟磁性材料からなる磁気吸引力バランス部材と、
前記外側磁極部とそれと同じ角度範囲に位置する内側磁極部とはお互いに異なる極に励磁する制御回路とを備える。
また、
円筒形状の磁石保持部材と該磁石保持部材の外周面に複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される外側磁石層と該磁石保持部材の内周面に前記外側磁石層と同じ方向の磁界となるように配置された複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される内側磁石層とからなるロータと、
軟磁性材料からなり該ロータの外側磁石層の外周面に隙間をもって前期ロータを中心に等分割角度で対向する複数の外側磁極部と前期ロータを中心に等分割角度で対向する複数の内側磁石層の内周面に隙間をもって対向する複数の内側磁極部と該複数の内周磁極部と前期複数の外側磁極部とをつなぐ連結部を持つ軟磁性材料からなるステータと、
前記ステータの複数の外側磁極部と連結部の間に前記ロータの外側磁石層とは軸方向に並んで配置され前記外側磁極部と連結部に間のステータに巻回されそれぞれの外側磁極部を励磁する複数の外側コイルと、
前記ステータの内側磁極部と連結部の間に前記ロータの内側磁石層とは軸方向に並んで配置され前記内側磁極部と連結部に間のステータに巻回されそれぞれの内側磁極部を励磁する複数の内側コイルと、
前記外側着磁層及び前記内側着磁層の軸と並行方向の中心位置よりもステータの連結部とは反対方向に位置し前記外側着磁層及び前記内側着磁層を前記連結部とは反対方向に磁気的な吸引力を発生する軟磁性材料からなる磁気吸引力バランス部材と、
前記外側磁極部とそれと同じ角度範囲に位置する内側磁極部とはお互いに異なる極に励磁する制御回路とを備える。
また、
円筒形状の磁石保持部材と該磁石保持部材の外周面に複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される外側磁石層と該磁石保持部材の内周面に前記外側磁石層と同じ方向の磁界となるように配置された複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される内側磁石層とからなるロータと、
軟磁性材料からなり該ロータの外側磁石層の外周面に隙間をもって対向する外側磁極部と該ロータの内側磁石層の内周面に隙間をもって対向する内側磁極部と該内周磁極部と前期外側磁極部とをつなぐ連結部を持つステータと、
前記ステータの外側磁極部と連結部の間に前記ロータの外側磁石層とは軸方向に並んで配置され前記外側磁極部と連結部に間のステータに巻回されそれぞれの外側磁極部を励磁する線径ｄ１なる外側コイルと、
前記ステータの内側磁極部と連結部の間に前記ロータの内側磁石層とは軸方向に並んで配置され前記内側磁極部と連結部に間のステータに巻回されそれぞれの内側磁極部を励磁しｄ１＞ｄ２なる線径ｄ２で構成される内側コイルと、
からなるステータユニットを複数備え、
前記外側着磁層及び前記内側着磁層の軸と並行方向の中心位置よりもステータの連結部とは反対方向に位置し前記外側着磁層及び前記内側着磁層を前記連結部とは反対方向に磁気的な吸引力を発生する軟磁性材料からなる磁気吸引力バランス部材と、
前記複数のステータユニットは前期ロータを中心に等分割角度で配置され
前記外側磁極部とそれと同じ角度範囲に位置する内側磁極部とはお互いに異なる極に励磁する制御回路とを備える。

上記の構成によりロータを構成する外側磁石層の外周面と内側磁石層の内周面に効果的にコイル通電による磁束が作用しモータの効率を高める。特に磁石保持部材が樹脂で形成された場合はロータの軽量化が図られ高速回転が可能になる。
内側磁石の内周面は外側磁石の外周面よりも磁束は少なくそれに応じて外側磁極部のコイルにより励磁される磁束密度のほうが内側磁極部のコイルにより励磁される磁束密度よりも高いように設定されることで更に効果的にモータの効率を高めることができる。
ロータは円筒形状の磁石保持部材と該磁石保持部材の外周面に複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される外側磁石層と該磁石保持部材の内周面に前記外側磁石層と同じ方向の磁界となるように配置された複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される内側磁石層とからなる構成にし外側磁極部と外側磁石層の外周部とを対向させ内側磁極部と内側磁石層の内周部を対向させる構造にしたため、磁石の厚みを厚くすることなく外側磁極部と内側磁極部に対し隙間を小さく磁石を対向させることが可能となる
前記外側着磁層及び前記内側着磁層の軸と並行方向の中心位置よりもステータの連結部とは反対方向に位置し前記外側着磁層及び前記内側着磁層を前記連結部とは反対方向に磁気的な吸引力を発生する軟磁性材料からなる磁気吸引力バランス部材により、前記外側着磁層及び前記内側着磁層がステータの連結部により連結部の方向に吸引されるスラスト力を緩和する事ができるので不必要なロータのスラスト力の発生を防止でき安定した回転をすることができる。

本発明の第１の実施例の各部品の構成を示す分解斜視図 組み立て時の断面図 断面平面図 制御回路のブロック図 動作時の励磁表 動作時の励磁状態を示す断面平面図 動作時の励磁状態を示す断面平面図 動作時の励磁状態を示す断面平面図 マグネットの着磁状態を示す平面図 第２の実施例の各部品の構成を示す分解斜視図

図１から図８は本発明の第１の実施例であり
図１は各部品の構成を示す分解斜視図、図２は組み立て時の断面図、図３は断面平面図、図４は制御回路のブロック図、図５は動作時の励磁表、図６から図８は動作時の励磁状態を示す断面平面図、図９は永久磁石の着磁状態を示す平面図、である。図１において
１は円筒形状の磁石保持部材、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎは扇型板形状の外側磁石で磁石保持部材１の円筒外周部１ａに固着されている。
外側磁石２ａ，２ｃ，２ｅ，２ｇ，２ｉ，２ｋ，２ｍは外周面がＳ極、磁石保持部材１の円筒外周面１ａに面した内周面はＮ極になるように着磁されている。
外側磁石２ａ，２ｃ，２ｅ，２ｇ，２ｉ，２ｋ，２ｍと隣り合って配列された外側磁石２ｂ，２ｅ，２ｆ，２ｈ，２ｊ，２ｌ，２ｎは外周面がＮ極、磁石保持部材１の円筒外周面１ａに面した内周面はＳ極になるように着磁されている。
外側磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎで外側磁石層を形成している。
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎは扇型板形状の内側磁石で磁石保持部材１の円筒内周部１ｂに固着されている。
内側磁石３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇ，３ｉ，３ｋ，３ｍは磁石保持部材１の円筒内周面１ｂに面した内周面はＳ極に、内周面がＮ極なるように着磁されている。
内側磁石３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇ，３ｉ，３ｋ，３ｍはそれぞれが外側磁石２ａ，２ｃ，２ｅ，２ｇ，２ｉ，２ｋ，２ｍと同じ角度範囲になるように配置されている。
内側磁石３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈ，３ｊ，３ｌ，３ｎは磁石保持部材１の円筒内周面１ｂに面した内周面はＮ極に、内周面がＳ極なるように着磁されている。
内側磁石３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈ，３ｊ，３ｌ，３ｎはそれぞれが外側磁石２ｂ，２ｄ，２ｆ，２ｈ，２ｊ，２ｌ，２ｎと同じ角度範囲になるように配置されている。
また外側磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎとそれぞれの円周方向に関して同じ角度範囲で対応する内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとはそれぞれが同じ磁界を形成するような向きで配置されていることになる
内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎで内側磁石層を形成している。
磁石保持部材１と外側磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎからなる外側磁石層、内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎからなる内側磁石層とでロータを形成している。
磁石保持部材１は後述のベースステータに回転可能に取り付けられている。
外側磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎの表面磁束密度は内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎの表面磁束密度よりも高くなるように着磁されている。
４は軟磁性材料からなるベースステータで前記外側磁石層の外周側の着磁部に隙間をもって対向する外側磁極部４ａが円周を１２分割された３０度ごとに配置されて、内側磁極部４ｂが前記内側着磁層の内周側の着磁部に隙間をもって対向し外側磁極部４ａと同じ角度範囲に円周を１２分割された３０度ごとに配置されている。前記外側磁極部４ａと内側磁極部４ｂとは連結部４ｃ部で磁気的に連結され磁気回路を構成する。
図に示すように複数の外側磁極部と永久磁石を挟んで隙間をもってそれに同じ角度範囲で対向する内側磁極部とを連結部を介してつなぐステータをこのベースステータで構成する。
５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６は外側コイルで外側コイル５、外側コイル７、外側コイル９、外側コイル１１、外側コイル１３、外側コイル１５、外側コイル６、外側コイル８、外側コイル１０、外側コイル１２、外側コイル１４、外側コイル１６の周方向における順番で前記ベースステータ４の外側磁極部４ａと連結部４ｃの間に前記外側磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎとは軸方向に並んで配置され外側磁極部を励磁可能に巻回されている。
外側コイル５，６と外側コイル１１，１２は同時に励磁されるが巻き方向が逆のため外側コイル５，６によって励磁される外側磁極部４ａと外側コイル１１，１２によって励磁される外側磁極部４ａはお互いに異なる極性に励磁される。
外側コイル７，８と外側コイル１３，１４は同時に励磁されるが巻き方向が逆のため外側コイル７，８によって励磁される外側磁極部４ａと外側コイル１３，１４によって励磁される外側磁極部４ａはお互いに異なる極性に励磁される。
外側コイル９，１０と外側コイル１５，１６は同時に励磁されるが巻き方向が逆のため外側コイル９，１０によって励磁される外側磁極部４ａと外側コイル１５，１６によって励磁される外側磁極部４ａはお互いに異なる極性に励磁される。
１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８は内側コイルであり内側コイル１７は前記外側コイル５が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル５が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル１８は前記外側コイル６が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル６が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル１９は前記外側コイル７が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル７が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル２０は前記外側コイル８が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル８が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル２１は前記外側コイル９が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル９が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル２２は前記外側コイル１０が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル１０が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル２３は前記外側コイル１１が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル１１が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル２４は前記外側コイル１２が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル１２が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル２５は前記外側コイル１３が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル１３が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル２６は前記外側コイル１４が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル１４が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル２７は前記外側コイル１５が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル１５が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
内側コイル２８は前記外側コイル１６が巻回される外側磁極４ａと同じ角度範囲で永久磁石を挟んでその内周面に隙間をもって対向する内側磁極部４ｂと連結部４ｃの間に前記内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎとは軸方向に並んで配置され内側磁極部４ｂを外側コイル１６が外側磁極４ａを励磁するのとは異なる極で同時に励磁可能に巻回されている。
ベースステータ４は３ｄ部で前記磁石保持部材１の軸部１ｃが回転可能に保持している。
外側コイル５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５、１６の導線線径をｄ１とし、内側コイル１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８の導線線径をｄ２とするとｄ１＞ｄ２となるよう構成されている。
組み立て時の断面の様子を図２に示す。
図３は永久磁石の位置でみた平面断面図である。
図４は制御回路およびコイル結線を示すブロック図、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６はそれぞれトランジスタで公知のＹ字結線３相モータ駆動回路である。図５は通電のシーケンスによるコイルの励磁状態を示すコイル励磁表である。
図４において外側コイル５と内側コイル１７とが
外側コイル６と内側コイル１８とが
外側コイル７と内側コイル１９とが
外側コイル８と内側コイル２０とが
外側コイル９と内側コイル２１とが
外側コイル１０と内側コイル２２とが
外側コイル１１と内側コイル２３とが
外側コイル１２と内側コイル２４とが
外側コイル１３と内側コイル２５とが
外側コイル１４と内側コイル２６とが
外側コイル１５と内側コイル２７とが
外側コイル１６と内側コイル２８とが
それぞれ並列に接続されている
ｄ１＞ｄ２となるよう構成されているためコイルの流れる電流も外側コイルのほうが内側コイルよりも多くなり
外側磁極部４ａが外側コイル５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５、１６で励磁されて発生する磁束は内側磁極部４ｃが内側コイル１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８で励磁されたときに発生する磁束よりも多くなる。
図９は永久磁石１の着磁状態を示すもので矢印で磁束を示している。
図９に示すようにロータの外側磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎの表面磁束総数は内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎの表面磁束総数よりも高く設定されており、外側磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎには多くの磁束が発生する外側磁極部３ａ、内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎには外側磁極部よりも少ない磁束が発生する内側磁極部３ｃが対向しバランスの良い効率的な駆動力が発生するようになっている。
ロータの外側磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎの外側着磁層及び内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎの内側着磁層の両方の面に対し磁界を作用させているので従来の構成に比べて高い駆動力が発生することができる。
外側磁極４ａには外側磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎが対向し、内側磁極４ｂには内側磁石３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎが対向するように構成されているので外側磁石と内側磁石を一体的に構成した場合に比べて磁石の厚さを薄く構成できる。さらに磁石保持部材１を樹脂で構成した場合はロータを軽量化することができる。
２９は軟磁性材料から構成される磁気吸引バランス部材であり、ステータ４もしくは不図示の部材を介してステータ側に固定される。本実施例では円筒部４ａが外側磁極４ａ部に固着されている。
前記外側着磁層及び前記内側着磁層の軸と並行方向の中心位置よりもステータの連結部とは反対方向に位置し前記外側着磁層及び前記内側着磁層を前記連結部とは反対方向に磁気的な吸引力を発生する。前記外側着磁層及び前記内側着磁層はステータ４との間でステータの連結部４ｃ側にスラスト吸引力が発生しているが、磁気吸引バランス部材によるステータの連結部とは反対方向の磁気吸引力によりその力は緩和されスラスト方向の無理な力が発生しなくなり回転の安定性や無用な摩擦力が抑えられる。ロータの回転に伴い渦電流が発生しないように公知の技術たとえば絶縁層を設けた板材の積層構造で構成することやスリットを設けるなどの構成にしても良い。
次に動作を説明する。
図５に示す励磁表に沿って
励磁状態を第１状態の永久磁石１の位置を図６に示す。
この状態から第２状態にコイル通電を切り替えると永久磁石１は左回転し（約１７．１４２８度回転し）図７の状態になる。
この状態から第３状態にコイル通電を切り替えると永久磁石１は左回転（約１７．１４２８度回転し）本実施例では図８の状態になる。
以後、第４状態、第５状態、第６状態、第１状態とコイル通電を切り替えていくことにより順次永久磁石１は左回転していく。
このように順次コイルの通電を切り替えてマグネットを回転させていく。この方法は公知の３相Ｙ字結線ブラシレスモータの駆動シーケンスと同じである。
図１０は第２の実施例を示し第１実施例でいうところのベースステータを外側磁極部と内側磁極部とそれらをつなぐ連結部とからなる複数のステータを非磁性材料からなる保持部材で連結したものである。
１０１は外側磁極部１０１ａと内側磁極部１０１ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する連結部１０１ｃとからなるステータ、
外側磁極部１０２ａと内側磁極部１０２ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する連結部１０２ｃとからなるステータ、
１０３は外側磁極部１０３ａと内側磁極部１０３ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータ、
１０４は外側磁極部１０４ａと内側磁極部１０４ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータ、
１０５は外側磁極部１０５ａと内側磁極部１０５ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータ、
１０６は外側磁極部１０６ａと内側磁極部１０６ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータ、
１０７は外側磁極部１０７ａと内側磁極部１０７ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータ、
１０８は外側磁極部１０８ａと内側磁極部１０８ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータ、
１０９は外側磁極部１０９ａと内側磁極部１０９ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータ
１１０は外側磁極部１１０ａと内側磁極部１１０ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータ、
１１１は外側磁極部１１１ａと内側磁極部１１１ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータ
１１２は外側磁極部１１２ａと内側磁極部１１２ｂと内側磁極部と外側磁極部を連結する不図示の連結部からなるステータであり、ステータ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２が、非磁性材料の樹脂材料からなるベース円板１１３に以下のように固定されている。
上記ステータ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２を第１実施例と同様に外側磁極部、内側磁極部が永久磁石１の外周着磁部１ａと内周着磁部１ｂに対向するように配置され固定している。
請求項中の第１のステータはステータ１０１、第１の外側磁極部は１０１ａ，
第１の内側磁極部は１０１ｂ、連結部は１０１ｃに相当し、
第２のステータはステータ１０２、第１の外側磁極部は１０２ａ，
第２の内側磁極部は１０２ｂ、連結部は１０２ｃに相当するものである。
第１の実施例に対しベースステータのみが変更されたものであり、第１実施例に対しては各ステータが樹脂材料で形成されたベース円板で連結固定されているため軽量で各ステータ間の磁気的なクロストークがなく非常に安定した回転が得られる。

三相ブラシレスモータの駆動の効率アップに適する構造

１は磁石保持部材
１ａは外周円筒部、１ｂは内周円筒部
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎは外側磁石
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｎは内側磁石
４はベースステータ
４ａは外側磁極部
４ｂは内側磁極部
４ｃは連結部
５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５、１６は外側コイル
１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８は内側コイル
２９は磁気吸引バランス部材
１０１はステータ或いは第１のステータ
１０２はステータ或いは第２のステータ

Claims (3)

1. 円筒形状の磁石保持部材と該磁石保持部材の外周面に複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される外側磁石層と該磁石保持部材の内周面に前記外側磁石層と同じ方向の磁界となるように配置された複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される内側磁石層とからなるロータと、
   軟磁性材料からなり該ロータの外側磁石層の外周面に隙間をもって対向する第１の外側磁極部と内側磁石層の内周面に隙間をもって対向する内側磁極部と該内周磁極部と前期外側磁極部とをつなぐ連結部を持つ第１ステータと、
   前記第１ステータの第１の外側磁極部と連結部の間であって前記ロータの外側磁石層とは軸方向に並んで配置され第１ステータに巻回され第１の外側磁極部を励磁する第１の外側コイルと、
   前記第１ステータの第１の内側磁極部と連結部の間に前記ロータの内側磁石層とは軸方向に並んで配置され第１ステータに巻回され第１の内側磁極部を励磁する第１の内側コイルと、
   軟磁性材料からなり該ロータの外側磁石層の外周面に隙間をもって対向する第２の外側磁極部と該ロータの内側磁石層の内周面に隙間をもって対向する第２の内側磁極部と該内周磁極部と前期外側磁極部とをつなぐ連結部を持つ第２ステータと、
   前記第２ステータの第２の外側磁極部と連結部の間であって前記ロータの外側磁石層とは軸方向に並んで配置され第２ステータに巻回され第２の外側磁極部を励磁する第２の外側コイルと、
   前記第２ステータの第２の内側磁極部と連結部の間であって前記ロータの内側磁石層とは軸方向に並んで配置され第２ステータに巻回され第２の内側磁極部を励磁する第２の内側コイルと、
   前記第１ステータと前期第２ステータを保持し非磁性材料からなる保持部材と、
   前記外側着磁層及び前記内側着磁層の軸と並行方向の中心位置よりもステータの連結部とは反対方向に位置し前記外側着磁層及び前記内側着磁層を前記連結部とは反対方向に磁気的な吸引力を発生する軟磁性材料からなる磁気吸引力バランス部材と、
   前記外側磁極部とそれと同じ角度範囲に位置する内側磁極部とはお互いに異なる極に励磁する制御回路と
   からなるモータ。
2. 円筒形状の磁石保持部材と該磁石保持部材の外周面に複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される外側磁石層と該磁石保持部材の内周面に前記外側磁石層と同じ方向の磁界となるように配置された複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される内側磁石層とからなるロータと、
   軟磁性材料からなり該ロータの外側磁石層の外周面に隙間をもって前期ロータを中心に等分割角度で対向する複数の外側磁極部と前期ロータを中心に等分割角度で対向する複数の内側磁石層の内周面に隙間をもって対向する複数の内側磁極部と該複数の内周磁極部と前記複数の外側磁極部とをつなぐ連結部を持つ軟磁性材料からなるステータと、
   前記ステータの複数の外側磁極部と連結部の間に前記ロータの外側磁石層とは軸方向に並んで配置され前記外側磁極部と連結部に間のステータに巻回されそれぞれの外側磁極部を励磁する複数の外側コイルと、
   前記ステータの内側磁極部と連結部の間に前記ロータの内側磁石層とは軸方向に並んで配置され前記内側磁極部と連結部に間のステータに巻回されそれぞれの内側磁極部を励磁する複数の内側コイルと、
   前記外側着磁層及び前記内側着磁層の軸と並行方向の中心位置よりもステータの連結部とは反対方向に位置し前記外側着磁層及び前記内側着磁層を前記連結部とは反対方向に磁気的な吸引力を発生する軟磁性材料からなる磁気吸引力バランス部材と、
   前記外側磁極部とそれと同じ角度範囲に位置する内側磁極部とはお互いに異なる極に励磁する制御回路と
   からなるモータ。
3. 円筒形状の磁石保持部材と該磁石保持部材の外周面に複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される外側磁石層と該磁石保持部材の内周面に前記外側磁石層と同じ方向の磁界となるように配置された複数の扇型板形状であり隣り合う磁石とは異なる極性に着磁された磁石が交互に設けられて構成される内側磁石層とからなるロータと、
   軟磁性材料からなり該ロータの外側磁石層の外周面に隙間をもって対向する外側磁極部と該ロータの内側磁石層の内周面に隙間をもって対向する内側磁極部と該内周磁極部と前期外側磁極部とをつなぐ連結部を持つステータと、
   前記ステータの外側磁極部と連結部の間に前記ロータの外側磁石層とは軸方向に並んで配置され前記外側磁極部と連結部に間のステータに巻回されそれぞれの外側磁極部を励磁する励磁する線径ｄ１なる外側コイルと、
   前記ステータの内側磁極部と連結部の間に前記ロータの内側磁石層とは軸方向に並んで配置され前記内側磁極部と連結部に間のステータに巻回されそれぞれの内側磁極部を励磁しｄ１＞ｄ２なる線径ｄ２で構成される内側コイルと、からなるステータユニットを複数備え、
   前記外側着磁層及び前記内側着磁層の軸と並行方向の中心位置よりもステータの連結部とは反対方向に位置し前記外側着磁層及び前記内側着磁層を前記連結部とは反対方向に磁気的な吸引力を発生する軟磁性材料からなる磁気吸引力バランス部材と、
   前記複数のステータユニットは前期ロータを中心に等分割角度で配置され
   前記外側磁極部とそれと同じ角度範囲に位置する内側磁極部とはお互いに異なる極に励磁する制御回路と
   からなるモータ。

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