JP5851972B2 - アキシャルギャップ型ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、ステータの磁極面とロータの磁極面とが回転軸方向に所定の間隔を空けて対向するように配置されたアキシャルギャップ型ブラシレスモータに関する。

特許文献１は、アキシャルギャップ型ブラシレスモータ（以下、単に「モータ」とも称する。）を開示する。このモータは、図１０及び図１１に示されるように、回転軸１０１をその軸心ｃ周りに回転させる回転子（ロータ）１０２と、複数の励磁コイル１０３、１０３、…、及びこれら複数の励磁コイル１０３、１０３、…を保持する固定子本体１０４を有する固定子（ステータ）１０５と、を備える。

回転子１０２は、磁性材料によって形成され且つ回転軸１０１と直交する方向に広がる円板形状を有する回転子基部１０６と、回転軸１０１を中心にして周方向に並ぶように回転子基部１０６に取り付けられる複数の永久磁石１０７、１０７、…とを有する。固定子本体１０４は、複数の励磁コイル１０３、１０３、…を回転軸１０１を中心にして周方向に並ぶように保持し、且つ、磁性材料によって形成される。

このモータ１００では、固定子１０５において周方向に配置された励磁コイル１０３を順に励磁させることによって回転磁場が形成され、この回転磁場によって永久磁石１０７を備えた回転子１０２が固定子１０５に対して相対回転する。これにより、回転軸１０１が回転して回転動力が出力される。

特開２００８−２９０５５号公報

しかしながら、上記のモータ１００では、高出力（大きな回転トルク）を得るために永久磁石１０７としてネオジム磁石等が用いられるため、コストが非常に高くなる。また、上記のモータ１００では、永久磁石１０７が用いられているため、短時間定格等において励磁コイル１０３に過電流を流して強い磁場を形成することによって永久磁石１０７が減磁する場合があった。さらに、励磁コイル１０３に過電流が流れて発熱したときに、この熱によって永久磁石が消磁する場合があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、永久磁石を備えていなくても駆動可能なアキシャルギャップ型ブラシレスモータを提供することを課題とする。

上記課題を解消すべく、本発明は、回転軸を通じて回転動力を出力可能なアキシャルギャップ型ブラシレスモータであって、環状の励磁コイル、及び前記回転軸がその芯部を挿通するように前記励磁コイルを保持する固定子本体を有する固定子と、前記回転軸方向において前記励磁コイルと対向した状態で前記回転軸周りに回転することにより前記固定子に対し相対回転可能な回転子と、を備える。そして、前記固定子本体は、前記回転軸と前記励磁コイルの半径とを含む所定の仮想面上において、前記励磁コイルの前記回転子と対向する部位を残して当該励磁コイルの三方を囲う複数の固定子側磁極部と、各固定子側磁極部の前記回転子側の端部を除く部位を接続するヨーク部と、を有し、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末によって形成され、前記回転子は、前記回転軸に取り付けられる回転子基部と、前記仮想面上において、前記固定子側磁極部と共同して前記励磁コイルの四方を囲うように、前記固定子側磁極部及び前記励磁コイルと前記回転軸方向に所定の間隔を空けた状態で当該コイルの半径方向に延びると共に前記回転子基部から前記固定子に向けて突出する複数の回転子側磁極部と、を有し、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末によって形成され、前記各固定子側磁極部は前記励磁コイルの周方向に間隔を空けて配置され、前記各回転子側磁極部は、前記周方向において各固定子側磁極部と対応する位置にそれぞれ配置され、前記複数の固定子側磁極部と前記複数の回転子側磁極部とは、同数であり且つ前記周方向に等間隔にそれぞれ配置される。

かかる構成によれば、固定子に対して回転子が回転することによって固定子と回転子との間（詳しくは、固定子側磁極部と回転子側磁極部との間）の磁気抵抗の増減が繰り返され、この磁気抵抗の増減の繰り返しを利用して回転子に回転方向の磁気吸引力を作用させることができるため、永久磁石を用いなくても回転子を回転駆動させて回転動力を生じさせることができる。詳しくは、以下の通りである。

励磁コイルが励磁したときに、磁性材料によって形成され且つ互いが接近する方向に突出している固定子側磁極部及び回転子側磁極部に磁束線が集中する。この状態では、回転子側磁極部が、隣り合う固定子側磁極部間に位置するときに磁気抵抗が最大となる一方、回転子側磁極部が固定子側磁極部の正面位置（即ち、仮想面上において固定子側磁極部と回転子側磁極部とが励磁コイルの四方を囲む位置：図１参照）のときに磁気抵抗が最小となる。このため、各回転子側磁極部が固定子側磁極部間に位置しているときに励磁コイルを励磁させることにより、磁気吸引力は磁気抵抗が小さくなる方向に働き、これにより、回転子には各回転子側磁極部が固定子側磁極部の正面位置に向かう方向の磁気吸引力が作用して回転子が回転する（即ち、回転子に回転トルクが生じる）。このように、上記構成のアキシャルギャップ型ブラシレスモータによれば、永久磁石を用いることなく、回転子を回転させることが可能となる。

かかる構成によれば、固定子側磁極部間に回転子側磁極部が位置した状態で励磁コイルを励磁させたときに、回転子の各回転子側磁極部に同じ方向の磁気吸引力がそれぞれ作用するため、回転子を効率よく回転させることができる。

また、前記アキシャルギャップ型ブラシレスモータでは、前記固定子と前記回転子との組が前記回転軸方向に複数配置され、前記複数の組の各回転子は、共通の回転軸に取り付けられ、前記複数の組の固定子同士は、互いに前記回転軸周りに相対回転不能に直接又は間接に接続されてもよい。

かかる構成によれば、複数の回転子に生じた回転動力（回転トルク）が共通の回転軸にそれぞれ伝達されるため、当該アキシャルギャップ型ブラシレスモータが出力する回転動力（回転トルク）を増大させることができる。即ち、アキシャルギャップ型ブラシレスモータの高出力化を図ることができる。

このように、アキシャルギャップ型ブラシレスモータが固定子と回転子との組を複数備える場合、前記複数の組の各回転子は、対応する回転子側磁極部の位置が前記周方向において同じ位置となるように前記回転軸にそれぞれ取り付けられ、前記複数の組の各固定子は、少なくとも一部の固定子の前記固定子側磁極部の位置が他の固定子の対応する固定子側磁極部に対して前記周方向に所定の角度ずれた状態で接続されてもよく、また、前記複数の組の各固定子は、対応する固定子側磁極部の位置が前記周方向において同じ位置となるように接続され、前記複数の組の各回転子は、少なくとも一部の回転子の前記回転子側磁極部の位置が他の回転子の対応する回転子側磁極部に対して前記周方向に所定の角度ずれた状態で前記回転軸にそれぞれ取り付けられてもよい。

これらの構成によれば、複数の回転子における回転方向の磁気吸引力が働くタイミングを変えることができ、これにより、回転軸の回転（回転トルク）を安定させることができる。即ち、いわゆるコギングを低減することができる。

また、いずれかの組の回転子の回転子側磁極部が固定子の隣り合う固定子側磁極部間に必ず位置するため、駆動のための電力（例えば電流）を当該アキシャルギャップ型ブラシレスモータに供給すれば、いずれかの組の回転子において回転動力が必ず生じる。このため、停止状態の当該アキシャルギャップ型ブラシレスモータに電力を供給するだけの簡単な電流制御によって当該モータを起動させることができる。

以上より、本発明によれば、永久磁石を備えていなくても駆動可能なアキシャルギャップ型ブラシレスモータを提供することができる。

第１実施形態に係るアキシャルギャップ型ブラシレスモータの構成を示すための断面斜視図である。 固定子と回転軸が取り付けられた回転子との分解斜視図である。 前記アキシャルギャップ型ブラシレスモータの正回転方向の駆動状態において電流の供給が開始されるロータの回転位置を示す図である。 前記アキシャルギャップ型ブラシレスモータの正回転方向の駆動状態においてロータに回転動力が生じている状態を示す図である。 前記アキシャルギャップ型ブラシレスモータの正回転方向の駆動状態において電流の供給を停止するロータの回転位置を示す図である。 前記アキシャルギャップ型ブラシレスモータの正回転方向の駆動状態において慣性によってロータが回っている状態を示す図である。 第２実施形態に係るアキシャルギャップ型ブラシレスモータの構成を示すための断面斜視図である。 ケーシングを取り除いた状態の前記アキシャルギャップ型ブラシレスモータの斜視図である。 駆動方法の一例を説明するための波形図である。 従来のアキシャルギャップ型ブラシレスモータの分解斜視図である。 前記アキシャルギャップ型ブラシレスモータの側面図である。

以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図６を参照しつつ説明する。

本実施形態に係るアキシャルギャップ型ブラシレスモータ（以下、単に「モータ」とも称する。）は、図１及び図２に示されるように、ステータ（固定子）２０と、ステータ２０と相対回転可能なロータ（回転子）３０と、ロータ３０の回転を外部に取り出すためにロータ３０に取り付けられた回転軸（出力軸、シャフト）１２と、ステータ２０及びロータ３０を収容するケーシング１４と、を備える。このモータ１０では、ステータ２０とロータ３０とが回転軸１２の軸心Ｃ方向に並ぶように配置されている。尚、図１では、ケーシング１４は、仮想線で示されている。

ステータ２０は、励磁コイル２２と、励磁コイル２２を保持するステータ本体（固定子本体）２４と、を有する。

励磁コイル２２は、環形状を有し、その芯部を回転軸１２が挿通するように配置される。この励磁コイル２２は、当該モータ１０を駆動させるために電流が供給されて励磁したときに、ステータ２０とロータ３０との間の磁気抵抗に基づく回転力をロータ３０に生じさせる。この励磁コイル２２は、帯状の電導線材２３をその厚さ方向（主面の法線方向）が当該コイル２２の径方向を向くように（即ち、フラットワイズに）絶縁させつつ巻き重ねられた、いわゆるパンケーキコイルである。

ステータ本体２４は、回転軸１２がその芯部を挿通するように環状の励磁コイル２２を保持し、磁性材料によって形成されている。このステータ本体２４は、複数（本実施形態の例では６個）のステータ側磁極部（固定子側磁極部）２６、２６、…と、各ステータ側磁極部２６を接続するヨーク部２８と、を有する。

複数のステータ側磁極部２６、２６、…は、励磁コイル２２の周方向に間隔を空けて配置される。本実施形態の複数のステータ側磁極部２６、２６、…は、環状の励磁コイル２２に沿って等間隔に並んでいる。各ステータ側磁極部２６は、回転軸１２（軸心Ｃ）と励磁コイル２２の半径とを含む所定の面（仮想面：例えば、図１における断面）上において、励磁コイル２２のロータ３０と対向する部位を残して当該コイル２２の三方を囲う（覆う）形状を有する。換言すると、各ステータ側磁極部２６は、ロータ３０からステータ２０に向かう方向に凹み、励磁コイル２２が嵌り込む溝部２７を有する。本実施形態の励磁コイル２２の前記仮想面に沿った断面は矩形状であり、各ステータ側磁極部２６は、前記仮想面上において、励磁コイル２２の断面におけるロータ３０側の辺を除く他の三辺を囲う（覆う）形状を有する。

ヨーク部２８は、各ステータ側磁極部２６を接続することによって各ステータ側磁極部２６の相対位置を規定すると共に、各ステータ側磁極部２６内に磁束線を集中させるためのヨークとして働く。このヨーク部２８は、励磁コイル２２のロータ３０の端部を除く部位を接続する。本実施形態のヨーク部２８は、各ステータ側磁極部２６のロータ３０と反対側の端部において励磁コイル２２に沿って環状に延び、各ステータ側磁極部２６を接続している。

ロータ３０は、励磁コイル２２と対向した状態で回転軸１２と共に軸心Ｃ周りに回転することにより、ステータ２０と相対回転する。このロータ３０は、回転軸１２に固定されるロータ基部（回転子基部）３２と、ロータ基部３２から突出する複数（本実施形態の例では６個）のロータ側磁極部３４、３４、…と、を有する。

ロータ基部３２は、回転軸１２側に設けられ且つ非磁性材料によって形成される非磁性部３６と、非磁性部３６の径方向外側に設けられ且つ磁性材料によって形成される磁性部３７とを有する。尚、回転軸１２が非磁性材料によって形成されている場合、又は、磁性部３７の透磁率が回転軸１２の透磁率と比べて十分に大きい場合は、ロータ基部３２が磁性部３７のみで構成されてもよい。

磁性部３７は、非磁性部３６から径方向に延びる円板状の部位である。この磁性部３７の回転軸１２側の非磁性部３６に沿った位置には、複数の貫通穴３８、３８、…が周方向に間隔を空けて並ぶように設けられている。各貫通穴３８は、周方向において隣り合うロータ側磁極部３４、３４間に設けられている。

複数のロータ側磁極部３４、３４、…は、磁性材料によってそれぞれ形成され、周方向に間隔を空けて配置される。本実施形態の複数のロータ側磁極部３４、３４、…は、周方向に等間隔に並んでいる。また、本実施形態では、ロータ側磁極部３４の数がステータ側磁極部２６の数と同じである。このため、ロータ３０の１つのロータ側磁極部３４とこれに対応するステータ側磁極部２６とが対向した状態（軸心Ｃ方向に重なった状態）のときに、ロータ３０の各ロータ側磁極部３４とステータ２０の各ステータ側磁極部２６とがそれぞれ対向した状態となる。

各ロータ側磁極部３４は、図１に示すように、前記仮想面上において、対応するステータ側磁極部２６と共同して励磁コイル２２の四方を囲む形状を有する。詳しくは、各ロータ側磁極部３４は、前記仮想面上において、ロータ基部３２（詳しくは磁性部３７）からステータ２０に向けて突出すると共にステータ側磁極部２６の先端面（ステータ側磁極面）２９及び励磁コイル２２と所定の間隔を空けた状態で当該コイル２２の半径方向に延びている。即ち、軸心Ｃ方向の所定の間隔がステータ側磁極面２９とロータ側磁極部３４の先端面（ロータ側磁極面）３５との間に形成されると共に、励磁コイル２２のロータ３０側の端部とロータ側磁極面３５との間にも形成されている。

このように、ステータ側磁極部２６とこのステータ側磁極部２６に対応するロータ側磁極部３４とが、前記仮想面上において励磁コイル２２を囲んだ状態で当該励磁コイル２２が励磁すると、磁束線が透磁率の大きなこれら両磁極部２６、３４内を通って励磁コイル２２を囲む（図１の矢印α参照）磁場が形成される。

以上のようなステータ本体２４（非磁性部３６を除く）及びロータ３０は、上記のように、それぞれ磁性材料によって形成され、等方的な所定の磁気特性（透磁率）を有している。これらステータ本体２４及びロータ３０は、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末によってそれぞれ形成されている。具体的に、ステータ本体２４及びロータ３０は、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末を圧縮して固めることにより形成されている。本実施形態のステータ本体２４及びロータ３０は、表面にリン酸系化成皮膜等の電気絶縁皮膜が形成された鉄粉によって形成されている。ここで、前記軟磁性体粉末とは、強磁性の金属粉末であり、より詳しくは、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ―Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）及びアモルファス粉末等が挙げられる。これら軟磁性体粉末は、公知の手段、例えば、アトマイズ法等によって微粒子化する方法や、酸化鉄等を微粉砕した後にこれを還元する方法等によって製造することができる。また、一般に、透磁率が同一である場合に飽和磁束密度が大きいので、軟磁性粉末は、例えば、上記純鉄粉、鉄基合金粉末及びアモルファス粉末等の金属系材料であることが特に好ましい。

このような軟磁性体粉末によって形成されたステータ本体２４及びロータ３０は、例えば、圧粉形成等の公知の常套手段によって形成される。

また、ステータ本体２４及びロータ３０は、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合物を圧縮して固めたものであってもよい。この場合、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合比率を比較的容易に調整することができ、前記混合比率を適宜に調整することによって、ステータ本体２４及びロータ３０において所望の磁気特性を容易に実現することができる。また、ステータ本体２４及びロータ３０は、例えば、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末を結合媒体と共に金型成型することによって形成されてもよい。

ケーシング１４は、回転軸１２を残してステータ２０及びロータ３０を囲う。本実施形態のケーシング１４は、回転軸１２が中心軸となるような円柱形状の外観を有し、ベアリング等の軸受け１６によって回転軸１２を回転可能に支持する。また、ケーシング１４内に収容されたステータ２０は、ビス等によってケーシング１４に固定されている。即ち、ケーシング１４に対してステータ２０は動かないが、ロータ３０は回転可能である。

以上のように構成されるモータ１０は、所定の電流が供給されることによってステータ２０に対してロータ３０が相対回転し、この相対回転による回転動力（回転トルク）が回転軸１２を通じて外部に出力される。詳しくは、図３〜図６も参照しつつ説明する。

ロータ３０が回転することによって、ステータ２０との相対的な磁気回路が変化する。この磁気回路の変化は、ステータ２０側の励磁コイル２２のインダクタンスの変化として現われる。このインダクタンスは、磁極２６、３４同士が対向するときに最大となり、磁極２６、３４同士が最も離間しているときに最小となる。即ち、インダクタンスは、磁極２６、３４同士が軸心Ｃ方向に重なったとき（磁気抵抗が最小のとき）に最大となり、ロータ側磁極部３４が隣り合うステータ側磁極部２６、２６間の中央位置になったとき（磁気抵抗が最大のとき）に最小となる。このインダクタンスの変化（正弦波）を回転角で微分すると余弦波（コサイン）となり、余弦波の最小値から最大値へ変化する区間（傾きがプラスの区間）で励磁コイル２２を励磁させることによって（図３及び図４参照）、ロータ２０に加速トルク（図３の矢印β参照）が生じてロータ２０の回転（図３の矢印γ参照）が持続する。具体的には、図３の状態では励磁コイル２２に電流が供給されているため励磁コイル２２が励磁しており、図４の状態になったときに励磁コイル２２への電流の供給を停止する。そして、図５の状態では励磁コイル２２に電流が供給されていないため励磁コイル２２が励磁しておらず、図６の状態になったときに励磁コイル２２に電流の供給を開始して励磁コイル２２を励磁させる。これらが繰り返されることによってロータ２０が回転し続ける。

一方、余弦波の最大値から最小値へ変化する区間（傾きがマイナスの区間）で励磁コイル２２を励磁させると、ロータ２０に減速トルクが生じて回生ブレーキとなる。

以上のモータ１０によれば、ステータ２０に対してロータ３０が回転することによってステータ２０とロータ３０との間（詳しくは、ステータ側磁極部２６とロータ側磁極部３４との間）の磁気抵抗の増減が繰り返され、この磁気抵抗の増減の繰り返しを利用してロータ３０に回転方向の磁気吸引力（図３の矢印β参照）を作用させることができる。このため、当該モータ１０では、永久磁石を用いなくてもロータ３０を回転駆動させて回転動力（回転トルク）を生じさせることができる。詳しくは、以下の通りである。

励磁コイル２２が励磁したときに、磁性材料によって形成され且つ互いが接近する方向に突出しているステータ側磁極部２６及びロータ側磁極部３４に磁束線が集中する。この状態では、ロータ側磁極部３４が、隣り合うステータ側磁極部２６、２６間の中間に位置するときに磁気抵抗が最大となる一方、ロータ側磁極部３４がステータ側磁極部２６の正面位置（即ち、仮想面上においてステータ側磁極部２６とロータ側磁極部３４とが励磁コイル２２の四方を囲む位置：図１参照）のときに磁気抵抗が最小となる。このため、各ロータ側磁極部３４がステータ側磁極部２６、２６間に位置しているときに励磁コイル２２を励磁させることにより、磁気吸引力は磁気抵抗が小さくなる方向に働く。これにより、ロータ３０には各ロータ側磁極部３４がステータ側磁極部２６の正面位置に向かう方向の磁気吸引力が作用し、ロータ３０が回転する（即ち、ロータ３０に回転トルクが生じる）。このように、本実施形態のモータ１０では、永久磁石を用いることなく、ロータ３０を回転させることが可能となる。

また、本実施形態のモータ１０では、永久磁石を用いることなく且つ環状の励磁コイルを１つだけ用いた簡素な構成によって、アキシャルギャップ型のブラシレスモータの構築を実現している。

本実施形態のモータ１０では、ステータ側磁極部２６とロータ側磁極部３４とが同数であり且つ周方向に等間隔にそれぞれ配置されている。このため、ステータ側磁極部２６、２６間にロータ側磁極部３４が位置した状態で励磁コイル２２を励磁させたときに、ロータ３０の各ロータ側磁極部３４に同じ方向の磁気吸引力がそれぞれ作用するため、ロータ３０を効率よく回転させることができる。

次に、本発明の第２実施形態について図７〜図９を参照しつつ説明するが、上記第１実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成ついてのみ詳細に説明する。

本実施形態に係るモータは、図７及び図８に示されるように、ステータ２０及びロータ３０をそれぞれ有する複数（本実施形態の例では２つ）のユニット（組）５０、５０、…と、検知部５２と、回転軸１２と、ケーシング１４と、を備える。

複数のユニット５０、５０、…は軸心Ｃ方向に並ぶ、即ち、回転軸１２に沿って配置される。各ユニット５０はステータ２０とロータ３０とをそれぞれ備える。また、これら複数のユニット５０、５０、…のステータ２０同士は、互いに回転軸１２（軸心Ｃ）周りに相対回転不能に接続されている。本実施形態では、２つのユニット５０、５０のステータ２０、２０同士が直接接続されることによって相対回転不能に構成されているが、この構成に限定されない。例えば、各ステータ２０がケーシング１４に固定される、即ち、各ステータ２０がケーシング１４を介して間接的に接続されることによって相対回転不能に構成されてもよい。

複数のユニット５０、５０、…の各ステータ２０は、対応するステータ側磁極部２６が周方向に所定の角度ずれた状態で接続されている。尚、ユニットが３つ以上の場合、各ステータ２０は、対応するステータ側磁極部２６が例えば回転軸１２を中心とする時計回りに所定の角度ずつずれるように接続されてもよく、また、複数のステータ２０、２０、…のうちの特定のステータ２０のステータ側磁極部２６のみが他のステータ２０の対応するステータ側磁極部２６に対して所定の角度ずれるように接続されてもよい。即ち、複数のユニット５０、５０、…の各ステータ２０は、少なくとも一部のステータ２０のステータ側磁極部２６の位置が他のステータ２０の対応するステータ側磁極部２６に対して周方向に所定の角度ずれた状態で接続されていればよい。

複数のユニット５０、５０、…の各ロータ３０は、共通の回転軸１２に取り付けられている。これら各ロータ３０は、対応するロータ側磁極部３４の位置が周方向において同じ位置となるように（即ち、軸心Ｃ方向に重なるように）回転軸１２にそれぞれ取り付けられている。

検知部５２は、各ユニット５０ロータ側磁極部３４の周方向の位置を接触又は非接触で検出する。

以上のモータ１０Ａによれば、複数のロータ３０、３０、…に生じた回転動力（回転トルク）が共通の回転軸１２にそれぞれ伝達されるため、第１実施形態に係るモータ１０に比べ、大きな回転動力（回転トルク）が得られる。即ち、高出力のモータ１０Ａを得ることができる。

また、本実施形態に係るモータ１０Ａでは、各ユニット５０の対応するステータ側磁極部２６が周方向にずれ、且つ、対応するロータ側磁極部３４が周方向において同じ位置となっているため、複数のロータ３０、３０、…における回転方向の磁気吸引力が働くタイミングを変えることができ、これにより、回転軸１２の回転（回転トルク）を安定させることができる。即ち、いわゆるコギングを低減することができる。

また、いずれかのユニット５０のロータ３０のロータ側磁極部３４がステータ２０の隣り合うステータ側磁極部２６、２６間に必ず位置するため、駆動のための電流を当該モータ１０Ａに供給すれば、いずれかのユニット５０のロータ３０において回転動力が必ず生じる。このため、モータ１０Ａに電力を供給するだけの簡単な電流制御によって当該モータ１０Ａを停止状態（回転軸１２が停止している状態）から起動させる（回転軸１２を回転させる）ことができる。

この電流制御は、例えば、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示される駆動波形の電流を供給する制御である。図９（ａ）は、正回転駆動の場合を示し、図９（ｂ）は、逆回転駆動の場合を示す。

モータ１０Ａを正回転方向（図８参照）に起動させる場合は、図９（ａ）に示すように、一方のユニット５０（検知部５２によって検知した、ロータ３０のロータ側磁極部３４がステータ２０の隣り合うステータ側磁極部２６、２６間の中間位置より正回転方向側に位置しているユニット５０）の励磁コイル２２に正符号の電流を流し、回転軸１２が回転し始めた後は、両ユニット５０、５０の各励磁コイル２２に、相互に極性が反転した矩形波電流を流す。この矩形波電流は、回転軸１２が正回転方向に加速している間は矩形波電流の波形の時間方向の幅が徐々に狭くなり（図９（ａ）の加速領域参照）、回転軸１２が所定の回転速度になった時点で前記時間方向の幅が一定になる（図９（ａ）の定速領域参照）ように各励磁コイル２２に供給される。これは、回転軸１２を回転方向に加速するときには、ロータ側磁極部３４がステータ２０のステータ側磁極部２６、２６間の中間位置より正回転方向側の位置になった時点からステータ側磁極部２６の正面位置になる時点までの時間が徐々に短くなり、回転軸１２の回転速度が定速になると前記正回転方向側の位置になった時点から前記正面位置になる時点までの時間が一定になるからである。

このようにして、回転軸１２が正回転方向に加速又は定常回転する。

一方、モータ１０Ａを逆回転方向（図８参照）に起動させる場合は、図９（ｂ）に示すように、他方のユニット５０（検知部５２が検出した、ロータ３０のロータ側磁極部３４がステータ２０の隣り合うステータ側磁極部２６、２６間の中間位置より逆回転方向側に位置している状態のユニット５０）の励磁コイル２２に負符号の電流を流し、回転軸１２が回転し始めた後は、両ユニット５０、５０の各励磁コイル２２に、相互に極性が反転した矩形波電流を流す。この矩形波電流は、回転軸１２が逆回転方向に加速している間は矩形波電流の波形の時間方向の幅が徐々に狭くなり（図９（ｂ）の加速領域参照）、回転軸１２が所定の回転速度になった時点で前記時間方向の幅が一定になる（図９（ｂ）の定速領域参照）ように各励磁コイル２２に供給される。これにより、回転軸１２が逆回転方向に加速又は定常回転する。

尚、本発明のアキシャルギャップ型ブラシレスモータは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記第１及び第２実施形態のモータ１０、１０Ａでは、ステータ２０のステータ側磁極部２６の数と、このステータ２０に対応するロータ３０のロータ側磁極部３４の数とが同じであるが、異なっていてもよい。

また、上記第１及び第２実施形態のモータ１０、１０Ａは、回転軸１２を備えているが、この構成に限定されない。例えば、当該モータから回転動力を得たい機器等に備えられ且つその軸心周りに回転可能な動力伝達軸等（回転軸）を、当該モータのロータに着脱可能に接続する構成等であってもよい。

上記第２実施形態のモータ１０Ａでは、ユニット５０の数が２つであるが、３つ以上であってもよい。

また、上記第２実施形態のモータ１０Ａでは、隣り合うユニット５０、５０が、互いの向きが逆となるように（即ち、ステータ２０、２０同士が隣接するように）配置されているが、この配置に限定されない。

例えば、回転軸１２に沿って２つ以上のユニット５０、５０、…が配置される場合、各ユニット５０は、同じ向きに（即ち、回転軸１２に沿ってステータ２０とロータ３０とが交互に並ぶように）配置されてもよく、ユニット５０の向きが交互に入れ替わるように（即ち、回転軸１２に沿って、ステータ２０、ロータ３０、ロータ３０、ステータ２０、ステータ２０、ロータ３０、ロータ３０、ステータ２０、…と並ぶように）配置されてもよく、また、他の配置等であってもよい。

また、上記第２実施形態のモータ１０Ａでは、各ロータ３０の対応するロータ側磁極部３４の周方向の位置が全て同じで、且つ、各ステータ２０の対応するステータ側磁極部２６の周方向の位置が所定の角度ずれているが、この構成に限定されない。例えば、２つ以上のユニット５０、５０、…を備えるアキシャルギャップ型ブラシレスモータにおいて、各ステータ２０の対応するステータ側磁極部２６の周方向の位置が全て同じで、且つ、各ロータ３０の対応するロータ側磁極部３４の周方向の位置が所定の角度ずれている構成であってもよい。

かかる構成によっても、上記第２実施形態のモータ１０Ａと同様に、複数のロータ３０、３０、…における回転方向の磁気吸引力が働くタイミングを変えることができ、これにより、回転軸１２の回転（回転トルク）を安定させることができる。また、いずれかのユニット５０のロータ側磁極部３４がステータ２０の隣り合うステータ側磁極部２６、２６間に必ず位置するため、駆動のための電流を当該モータに供給すれば、いずれかのユニット５０のロータ３０において回転動力が必ず生じる。このため、上記のような簡単な電流制御によって当該モータを停止状態から起動させることができる。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

１０、１０Ａ アキシャルギャップ型ブラシレスモータ
１２ 回転軸
２０ ステータ（固定子）
２２ 励磁コイル
２４ ステータ本体（固定子本体）
２６ ステータ側磁極部（固定子側磁極部）
２８ ヨーク部
３０ ロータ（回転子）
３２ ロータ基部（回転子基部）
３４ ロータ側磁極部（回転子側磁極部）
５０ ユニット（固定子と回転子との組）
Ｃ 回転軸の軸心

Claims (4)

1. 回転軸を通じて回転動力を出力可能なアキシャルギャップ型ブラシレスモータであって、
   環状の励磁コイル、及び前記回転軸がその芯部を挿通するように前記励磁コイルを保持する固定子本体を有する固定子と、
   前記回転軸方向において前記励磁コイルと対向した状態で前記回転軸周りに回転することにより前記固定子に対し相対回転可能な回転子と、を備え、
   前記固定子本体は、前記回転軸と前記励磁コイルの半径とを含む所定の仮想面上において、前記励磁コイルの前記回転子と対向する部位を残して当該励磁コイルの三方を囲う複数の固定子側磁極部と、各固定子側磁極部の前記回転子側の端部を除く部位を接続するヨーク部と、を有し、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末によって形成され、
   前記回転子は、前記回転軸に取り付けられる回転子基部と、前記仮想面上において、前記固定子側磁極部と共同して前記励磁コイルの四方を囲うように、前記固定子側磁極部及び前記励磁コイルと前記回転軸方向に所定の間隔を空けた状態で当該コイルの半径方向に延びると共に前記回転子基部から前記固定子に向けて突出する複数の回転子側磁極部と、を有し、電気絶縁膜で被覆された軟磁性粉末によって形成され、
   前記各固定子側磁極部は前記励磁コイルの周方向に間隔を空けて配置され、前記各回転子側磁極部は、前記周方向において各固定子側磁極部と対応する位置にそれぞれ配置され、
   前記複数の固定子側磁極部と前記複数の回転子側磁極部とは、同数であり且つ前記周方向に等間隔にそれぞれ配置される、アキシャルギャップ型ブラシレスモータ。
2. 前記固定子と前記回転子との組が前記回転軸方向に複数配置され、
   前記複数の組の各回転子は、共通の回転軸に取り付けられ、
   前記複数の組の固定子同士は、互いに前記回転軸周りに相対回転不能に直接又は間接に接続される、請求項１に記載のアキシャルギャップ型ブラシレスモータ。
3. 前記複数の組の各回転子は、対応する回転子側磁極部の位置が前記周方向において同じ位置となるように前記回転軸にそれぞれ取り付けられ、
   前記複数の組の各固定子は、少なくとも一部の固定子の前記固定子側磁極部の位置が他の固定子の対応する固定子側磁極部に対して前記周方向に所定の角度ずれた状態で接続される、請求項２に記載のアキシャルギャップ型ブラシレスモータ。
4. 前記複数の組の各固定子は、対応する固定子側磁極部の位置が前記周方向において同じ位置となるように接続され、
   前記複数の組の各回転子は、少なくとも一部の回転子の前記回転子側磁極部の位置が他の回転子の対応する回転子側磁極部に対して前記周方向に所定の角度ずれた状態で前記回転軸にそれぞれ取り付けられる、請求項２に記載のアキシャルギャップ型ブラシレスモータ。

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