JPH02269455A - 固定子コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネット回転型のモータ用固定子コイルにか
かわり、特に、エツチングやメツキ等で絶縁材の面上に
パターン状に形成するコイルの構造に関するものである
。

第１図ないし第３図は従来のブラシレスモータとこれに
用いる固定子コイルの構造例を示す図で、第１図は側断
面図、第２図は内側平面図、第３図は回転子マグネット
の磁極平面図である。本例は３個の磁界検出素子を用い
て回転位置の検出を行う扁平型８極３相ブラシレスモー
タの例である。

図において、回転子マグネット１はその表面を扇形に８
等分着磁してあり、回転子ヨーク６を介して回転軸８に
固定してあり、回転軸８は軸受５．５′で回転自在に支
承しである。回転子マグネット１の磁極面に対向して固
定子を設けである。この固定子は、固定子コイル２、固
定子ヨーク３、磁界検出素子４．４’　、４’　、およ
び配線基板１１とからなっている。磁界検出素子４．４
′４１は配線基板１１上に取り付けてあり、配線基板１
１とともに固定子コイル２の外周側面部に所定の角度間
隔をもって配列・固定しである。磁界検出素子４．４’
　、４’では、回転子マグネット１の側方の漏洩磁界を
検知して回転位置検出を行う。固定子コイル２は１相あ
たり８極の構造で。

３相では２４極構造である。固定子コイル２と固定子ヨ
ーク３との間には回転速度信号発生用として周波数発電
コイル１５を固定しである。周波数発電コイル１５とし
ては、固定子コイル２と同じ種形状・極数のものを用い
ている。磁界検出素子４．４’　、４’の端末、固定子
コイル２の端末。

および周波数発電コイル１５の端末は、すべて手作業に
よるはんだ付けで配線基板１１の面上の導体パターンに
接続する。すなわち、磁界検出素子４．４’　、４’を
あらかじめ配線基板１１上にはんだ付けして固定し、こ
れをモータ固定子として組み込んだ後、固定子コイル２
と周波数発電コイル１５の端末をこの面上にはんだ接続
する。配線基板１１はフェノール樹脂板等の絶縁性剛体
板の上に配線用パターン導体を施した構造で、これから
駆動用電子回路への接続には配線用リード線とコネクタ
とを用いている。磁界検出素子４．４′４′としてホー
ル素子を用いかつ入力端末を並列接続し、固定子コイル
２を星形結線とする場合には、駆動用電子回路に接続す
るための配線用リード線数は全部で１３本である。従っ
て、配線基板１１の表面積も広くなり、コネクタも大型
のものが必要であり、配線用リード線の占めるスペース
・重量も大きい、また、シールドケース１０は、配線基
板１１を固定するためにその側面の一部を切欠いた不連
続側面形状のものである。しかしながら、上記のような
形状の従来のブラシレスモータでは、 （イ）固定子コイル、配線基板、磁界検出素子および周
波数発電コイルをそれぞれ別個に製作し、これらをモー
タ組み立て時に手作業により組み込み・接続をする構成
であるために、組み込み精度も低く、長い組み込み作業
時間を特徴とする特に、磁界検出素子の組み込み精度の
低下とそのはんだ付は作業時間の増大は、それぞれモー
タの円滑回転性の低下とコストの上昇を来す。

（ロ）端末接続数も多く、処理を自動化しにくい。

（ハ）周波数発電コイルの厚みが厚く、固定子コイル体
積をそれだけ縮小せざるを得ないため、モータ効率が低
下する。

（ニ）周波数発電コイルの横配列精度が低いため、発生
する周波数の安定性が低い。

（ホ）固定子コイルに鎖交する有効磁束量が減少し、モ
ータ効率が低下する。

（へ）モータの平面寸法が大きく、高密度実装ができな
い。

（ト）回転子マグネットの側面磁界で位置検出をするた
めに、位置検出精度が低下しやすい。

（チ）磁界検出素子を半径の大きい位置に設けているた
めに、磁界検出素子中の磁性体片に起因するコギングト
ルクも大きくなる。

等の欠点を有していた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、量
産に適した低コスト構造のブラシレスモータを実現する
ための固定子コイルを提供するにある。前記目的を達成
するため１本発明は、固定子コイルにおいて。

（イ）平坦面を有する絶縁材と、 （ロ）該絶縁材の平面上に、渦巻状のパターン状導体で
形成された複数のコイル極を備えて成り、該複数のコイ
ル極が回転子マグネットの磁極面に対向した平面内にお
いて該回転子マグネットの回転軸に同心状に配された構
成を有するコイル極群と、 （ハ）回転子マグネットの磁極に対向した平面内位置に
あって、上記絶縁材の平面上に上記コイル極群とともに
パターン状導体で形成され、上記回転子マグネットの複
数個の磁極が配列された回転周方向に沿って配され、パ
ターン状導体の、該周方向に対し直角な成分の部分が、
該周方向に対し複数箇所に、上記回転子マグネットの磁
極の配列ピッチに対応する所定の間隔で配され、かつ上
記回転子マグネットの回転時において該回転子マグネッ
トの磁極面からの磁束の変化により、該回転子マグネッ
トの回転速度に比例した周波数特性の逆起電圧が上記周
方向に直角な成分の部分で加算されて発生されるように
形成された連続状の構成を有する回転速度信号発生手段
と、を備えた構成とする。

上記構成において、絶縁材は、その面上にコイル極群と
回転速度信号発生手段のパターン状導体が所定の絶縁状
態及び接続状態で設けられる。また、コイル極群は、電
源からの電流が通電されることにより、電流磁界を発生
し１回転子マグネットに回転駆動力を与える。また１回
転速度信号発生手段は、回転子マグネットの回転による
磁束の変化により、導体内に、回転子マグネットの回転
速度に比例する逆起電圧を発生する。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

第４図ないし第１０図は本発明の固定子コイルを説明す
るための関連モータ構造の第１の構造例を示す図で、第
４図は縦断面図、第５図（ａ）は配線用シートの表面図
、同（ｂ）はその側面図、同（Ｃ）はその裏面図、第６
図は固定子ヨーク平面図、第７図は固定子コイル平面図
、第８図は固定子コイルの積層断面図、第９図は固定子
コイル極断面図、第１０図は該モータ構造に適する固定
子ヨークの他の構造例を示す図である。本例も前記従来
例と同様、磁界検出素子を３個用い、平面を８極に扇形
に等分割着磁した回転子マグネット１の磁界を検出して
回転位置検出をする３相８極のブラシレスモータの構造
例である。固定子は配線用シート１２と固定子ヨーク３
′と固定子コイル２′で構成しである。配線用シート１
２は、可撓性の絶縁シート面上に磁界検出素子４．４′
４′を一体的に固定し、その端末をパターン導体で配線
しであるとともに、周波数発電パターン導体２ｏと固定
子コイル端末引出しパターン導体１３を設けた構造であ
る。固定子ヨーク３′は、その平面内の回転子マグネッ
ト１の磁極に対向する所定位置に３個の貫通した小穴２
５．２５′２５′を設けた構造である。また、固定子コ
イル２′は、各コイル極を絶縁シート３２の表裏面にそ
れぞれパターン導体で渦巻状に形成し、スルーホール電
極３１で表裏を直列接続したパターン状コイル３ｏ、３
０′よりなり、１相あたり８極の構造である。本モータ
の構成では、固定子ヨーク３′の回転子マグネット１に
対向する面側に前記配線用シート１２と固定子コイル２
′とを積層して固定する。配線用シート１２は磁界検出
素子４．４’　、４’を固定した面を固定子ヨーク３′
側に固定し、磁界検出素子４．４’　、４’を固定子ヨ
ーク３′の平面内に設けたそれぞれの対応する小穴２５
．２５’、２５’中に挿入する。固定子コイル２′は１
相あたり８極構造のコイルシート４０．４０’　、４０
’を回転子マグネット１の回転方向に対し互いに電気角
で２／３πの角度をずらせて積層して固定する。各コイ
ルシートの表面上には絶縁被膜３６を施してあり、短絡
等を起こさないようにしである。固定子コイル２′の端
末は配線用シート１２上に形成しである固定子コイル端
末引出しパターン導体１３に接続する。周波数発電パタ
ーン導体２０は１回転子マグネット１の各磁極下で発生
する電圧を直列加算するため、導体間の周方向の分割角
が電気角でπ／（２ｎ＋１）（ｎ＝ｏ、１．２・・・・
・・）となるようにしてあり、本例の構造はｎ＝１の場
合を示す。本構造では、磁界検出素子４．４’　、４’
および周波数発電パターン導体２０は配線用シート１２
上に一体的にこれを設け、１個の複合部品として完成さ
せである。このため、モータ組み込み時には、これらの
端末配線作業も不要であり、固定子コイル２′の端末配
線のみを行えばよい。しかも、本例のように固定子コイ
ル２′もパターン状コイルで構成すると、その端末形状
を一定にできるため配線用シート１２上への端末接続処
理も自動化しやすい。磁界検出素子４．４’　、４’は
固定子ヨーク３′面内に挿入され、回転子マグネット１
の磁極面直下の磁界を検知して位置信号を発生する。

磁界検出素子４．４’　、４’を挿入する固定子ヨーク
３′の平面構造としては、上記のような小穴２５．２５
’　、２５’を設けたもののほか、円環状溝３５を設け
る構造も実用的である。なお、この構造では、溝の真円
度および同心度を高くすると、小穴構造よりもモータの
コギングトルクを低減できる利点がある。上記から明ら
かなように、本構造のブラシレスモータでは端末配線数
の大幅な低減と製作の自動化とが可能となるため、低コ
スト化を実現でき、また磁界検出素子４，４′４′の配
線用シート１２上への一体化取付は構造による配列精度
の向上ならびに回転子マグネット１の磁極面直下の強磁
界中での位置検出方式による位置検出精度の向上が可能
となるため、トルクリップルを低減でき、モータの回転
円滑性を向上できる。さらに、磁界検出素子４．４’　
、４’を固定子コイル２′側には突出させない構造であ
るため、固定子コイルの体積を大きくでき、モータ効率
を向上できるのほか、極間に隙間をもたない多極構造の
固定子コイルを用いることができるため、これにより出
力の安定性を向上することができる。また、可撓性の配
線用シート１２を用いるため、モータの平面寸法を増大
させることもなく高密度実装が可能である。

第１１図および第１２図は本発明の固定子コイルを説明
するための関連モータ構造の第２の構造例を示す図で、
第１１図はモータ電磁部構造の拡大断面図、第１２図は
配線用シートを固定した固定子ヨークの平面図である。

本モータでは、磁界検出素子４．４’　、４’を固定子
ヨーク３′の内周縁内側部に設けている。この構造では
、磁界検出素子４．４’　、４’を回転子マグネット１
の磁極面下に位置させるために、固定子ヨーク３＃の内
径は回転子マグネット１の内径より大きくする。

本構造での作用および効果は前記第１の構造例の場合と
同じである。

第１３図は本発明の固定子コイルを説明するための関連
モータ構造の第３の構造例を示すもので。

モータ電磁部構造の拡大断面図である。本例は、固定子
ヨーク３″′の内周部に扁平状の円環切欠き部５０を設
け、この中に磁界検出素子４等をはめ込んだ構造である
。本実施例も、前記第１および第２の構造例と同様な作
用と効果とを有する。

第１４図および第１５図（、）、（ｂ）は本発明の固定
子コイルを説明するための関連モータ構造の第４の構造
例を示す図で、第１４図は縦断面図、第１５図（ａ）は
配線用シートの表面図、同（ｂ）は裏面図である。本例
は、配線用シート１２面上に一体化して固定した磁界検
出素子４．４′４＃を固定子ヨーク３′の裏面（固定子
コイルを固定する面の反対側の面）よりその面内に設け
た小穴中に挿入する構造である。周波数発電パターン導
体２０と固定子コイル端末接続パターン導体１９を設け
た部分の配線用シート１２は、前記構造例と同様に固定
子コイル２′の下側に積層して固定する。本構造では、
配線用シート１２の磁界検出素子４．４’　、４’取付
は部を固定子ヨーク３′の裏面側に固定してモータ外部
に露出させることができるため、この部分に駆動用電子
回路の集積回路等を搭載できる等モータ外殻部のスペー
スを利用できるのほか、配線の保守もしやすい利点があ
る。

第１６図ないし第１８図は本発明の固定子コイルの第１
の実施例の構造を示す図で、第１６図は表面図、第１７
図は裏面図、第１８図は結線図である。本例では、配線
用シート１２′内にパターン導体で形成したパターン状
コイル４５．４５′４５′をも一体化した構造となって
いる。パターン状コイル４５．４５’　、４５“は、そ
れぞれ巻き終り端をコイル極中心のスルーホール電極３
１．３１’、３１’で裏面に導き、そこでパターン導体
よりなる短絡環５５で接続して星形に結線しである。本
構造では、モータ固定子内の端末接続作業は一切不要に
できるため、モータ組み立ての作業性を著しく向上でき
、低コスト化ができる。

第１９図（ａ）、（ｂ）は本発明の固定子コイルの第２
の実施例の構造を示す図で、第１９図（ａ）は表面図、
同図（ｂ）は裏面図である。本実施例も、前記第１６図
ないし第１８図に示した構造例と同様、固定子コイルを
パターン状コイルで形成し、これを配線用シート１２１
面内に一体化して取り入れた構造であるが、本構造では
、コイル巻数を増すためにコイルシート部６１．６２を
連続して設け、これを配線部６０上に折り曲げて積層す
る構造としである。本構造も、固定子内の゛端末接続は
一切不要にできる構造である。なお１本例のパターン状
コイルは、同一平面内に３相のコイルを２極ずつ配列し
た非整合型コイルであり、Ｕ相コイルはａｘ’　ａｘ　
　”　ａｘ　　”　ａｚ”　ａ３ＩＩａ３ａ４　・Ｃ４
を直列に接続して構成し、■相コイルはｂｌ・ｂ１′　
・ｂ２　　・ｂ２・ｂ３・ｂ、　・ｂ４ｂ４を、またＷ
相コイルはＣユ・Ｃエ　・ｃ２ｃ２・Ｃ１・Ｃ１・Ｃ，
・Ｃ４をそれぞれ直列接続して構成しである。（ここで
、ａｎ＋　ｂｎ、　ｃｎはシート表面のコイル極、ａｎ
、ｂｎ、ｃｎはシート裏面のコイル極を表す。） 以上説明したように、本発明によれば、（イ）配線用シ
ート上に、コイルパターンと周波数発電用パターンとを
一体的に設ける構造であるため、絶縁材の面上に、エツ
チングやメツキ等の同一種の製作工程によりこれらを同
時に製作できるため、製作工程数の大幅な低減が可能と
なり、製作時間を短縮して低コスト化ができる。

（ロ）コイル極の形状の均一性や配列精度の向上、回転
子マグネット磁束との鎖交量の増大等を容易に実現でき
、これを用いるモータにおいて、回転安定性の向上、効
率の改善等を容易に実現できる。

（ハ）コイル端末や周波数発電器の端末の接続作業を不
要にできるため、低コスト化と同時に信頼性の向上を図
れる。

（ニ）薄形で小形モータを構成しやすい。

等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の扁平型ブラシレスモータの構造例を示す
側断面図、第２図は内側平面図、第３＠は回転子マグネ
ットの磁極平面図である。第４図ないし第１０図は本発
明の固定子コイルを説明するための関連モータ構造の第
１の構造例を示す図で、第４図はその縦断面図、第５図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ配線用シートの表面
図、側面図および裏面図、第６図は固定子ヨーク平面図
、第７図は固定子コイル平面図、第８図は固定子コイル
の積層断面図、第９図は固定子コイル極断面図、第１０
図は該モータ構造に適する固定子ヨークの他の構造例を
示す平面図である。第１１図は本発明の固定子コイルを
説明するための関連モータ構造の第２の構造例を示す図
で、電磁部構造の拡大断面図、第１２図は配線用シート
を固定した固定子ヨークの平面図、第１３図は本発明の
固定子コイルを説明するための関連モータ構造の第３の
構造例を示す図で、モータ電磁部構造の拡大断面図、第
１４図は本発明の固定子コイルを説明するための関連モ
ータ構造の第４の構造例を示す図で、縦断面図、第１５
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれその配線用シートの表面図
および裏面図である。第１６図、第１７図および第１８
図は本発明の固定子コイルの第１の実施例の構造を示し
、それぞれ順に表面図、裏面図および結線図である。第
１９図（ａ）、（ｂ）は本発明の固定子コイルの第２の
実施例の構造を示す図で、それぞれその表面図および裏
面図である。 符号の説明 １・・・回転子マグネット　２．２′・・・固定子コイ
ル３．３’　、３’・・・固定子ヨーク ４．４’　、４’・・・磁界検出素子 ５．５′・・・軸受　　　　６・・・回転子ヨーク８・
・・回転軸　　　　　　１０・・・シールドケース１１
・・・配線基板 １２．１２’　　　１２’・・・配線用シート１３・・
・固定子コイル端末引出しパターン導体１５・・・周波
数発電コイル １９・・・固定子コイル端末接続パターン導体２０・・
・周波数発電パターン導体 ２５．２５’　、２５’・・・小穴 ３０．３０′・・・パターン状コイル ３１．３１’、３１’・・・スルーホール電極３２・・
・絶縁シート　　　３５・・・円環状溝３６・・・絶縁
被膜 ４０．４０’　、４０’・・・コイルシート４５．４５
’　、４５’・・・パターン状コイル５０・・・円環状
切欠き部　５５・・・短絡環６０・・・配線部 ６１．６２・・・コイルシート部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転周方向に複数個の磁極が配列された構成の回転
   子マグネットの磁極に対向して配され、電源からの電流
   が通電されて励磁されることにより、上記回転子マグネ
   ットに回転駆動力を与える構成を有するモータの固定子
   コイルであって、平坦面を有する絶縁材（１２′、１２
   ″）と、該絶縁材（１２′、１２″）の平面上に、渦巻
   状のパターン状導体で形成された複数のコイル極を備え
   て成り、該複数のコイル極が上記回転子マグネットの磁
   極面に対向した平面内において該回転子マグネットの回
   転軸に同心状に配された構成を有するコイル極群と、上
   記回転子マグネットの磁極に対向した平面内位置にあっ
   て、上記絶縁材（１２′、１２″）の平面上に上記コイ
   ル極群とともにパターン状導体（２０）で形成され、上
   記回転子マグネットの複数個の磁極が配列された回転周
   方向に沿って配され、パターン状導体（２０）の、該周
   方向に対し直角な成分の部分が、該周方向に対し複数箇
   所に、上記回転子マグネットの磁極の配列ピッチに対応
   する所定の間隔で配され、かつ上記回転子マグネットの
   回転時において該回転子マグネットの磁極面からの磁束
   の変化により、該回転子マグネットの回転速度に比例し
   た周波数特性の逆起電圧が上記周方向に直角な成分の部
   分で加算されて発生されるように形成された連続状の構
   成を有する回転速度信号発生手段とを備えた構成を特徴
   とする固定子コイル。 ２、上記絶縁材（１２′、１２″）は、可撓性の材質の
   基板で構成されている、特許請求の範囲第１項に記載の
   固定子コイル。 ３、上記絶縁材（１２′）は、上記回転速度信号発生手
   段が形成される面と上記コイル極群が形成される面とが
   、回転子マグネットの磁極面に対向する範囲内で表裏一
   体を成している構成である、特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の固定子コイル。 ４、上記絶縁材（１２″）は、上記回転速度信号発生手
   段が形成される面と上記コイル極群が形成される面との
   間に、折り曲げ部が備えられ、該折り曲げ部で折り曲げ
   られた状態では上記両面が互いに同心状にされて積層さ
   れる構成である、特許請求の範囲第１項または第２項に
   記載の固定子コイル。 ５、上記絶縁材（１２′、１２″）は、その外形の外部
   方向に突出された突出部分を備え、該突出部分には、少
   なくとも、上記コイル極群の端末引き出し用パターン状
   導体（１３）と上記回転速度信号発生手段の端末引き出
   し用パターン状導体（１７）とが備えられた構成である
   、特許請求の範囲第１、２、３または４項に記載の固定
   子コイル。 ６、上記絶縁材（１２′、１２″）は、上記コイル極群
   が配列された部分より内側の面上に、該コイル極群のコ
   イル極間を接続するための配線用パターン状導体が備え
   られた構成である、特許請求の範囲第１、２、３、４ま
   たは５項に記載の固定子コイル。 ７、上記コイル極群は、コイル極を構成している渦巻状
   のパターン状導体で囲まれた極内部に配される端末電極
   が、導電部を介し上記絶縁材（１２′、１２″）を、表
   裏に貫通する構成を備えている、特許請求の範囲第１、
   ２、３、４、５または６項に記載の固定子コイル。