JPH0315251A - ｍ相軸方向空隙型コアレス整流子モータ - 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】 ［発明の産業上の利用分野］ 本発明は，カセットテーブレコーダ，自動車のドアロッ
ク用アクチェータ等の各種装置に適用して有用な小型の
ｍ相軸方向空隙型コアレス整流子モータに関する． ［従来技術の問題点］ 従来より．固定側にＮ極，　ＳＩＢｉの磁極を交互に２
Ｐ（Ｐは１以上の整数）極に着磁した界磁マグネットを
固定子として備え，該界磁マグネットと軸方向の空隙を
介してｋ（ｋは２以上の整数）個の電機子コイルからな
るｍ（ｍはモータの相数で２以上の整数）相のコアレス
ロータ電機子を回動自在に設け，該コアレスロータ電機
子に整流子を設けて一体して回転するようになし，該整
流子と摺接するブラシを固定側に設けてなるｍ相軸方向
空隙型コアレス整流子モータは公知になっている． かかるｍ相軸方向空隙型コアレス整流子モータは，軸方
向に極めて厚みが薄く形成された偏平構造のものとなっ
ており，コアレスモータなので，コギングが無く，小型
軽量に楕或でき，また高速回転も可能な事から，カセッ
トテープレコーダ等の小型装置に多用されている． このｍ相軸方向空隙型コアレス整流子モータのなかでも
，コアレス電機子コイルが重なる方式と，重ならない方
式のものがあり，例えば．前者の方式のものでは，５相
のモータが知られており．後者の方式のものでは，３相
のモータが知られている．何れの方式においても，Ｍ流
子片からなる整流子にブラシを摺接し，整流させる必要
があり，このブラシが当該軸方向空隙型コアレス整流子
モータを大型にするほか，組み立てを厄介にし量産性の
点でも満足の行くものを得ることが出来なかった． その他の従来における問題点としては，整流子は．コア
レスロータ電機子に固定する必要があり，また整流子片
と複数の電機子コイルとを電気的に結線する必要がある
が，この場合，軸方向空隙型コアレス整流子モータのト
ルクリップルを滑らかにする為には．Ｍ流子片の数を多
くシ，整流子片同士も電気的に結線しなければならない
。

ここで，従来において問題になるのは．コアレスロータ
電機子に整流子を設ける場合には，その整流子自体が，
コアレスロータ電機子を大きな面積のものとするほか，
この整流子の位置によっては，この整流子と摺接するブ
ラシもモータ内に大きなスペースを占領するため，当該
モータ自体が大きなものになる欠点がある。

例えば，一般の軸方向空隙型コアレス整流子モータでは
．整流子は円板状に形成されたコアレスロータ電機子に
突出するシャフトの外周に形成し，該整流子に側面から
ブラシを摺接しているが，このような位置に整流子及び
ブラシを配設すると，当該整流子及びブラシの厚み分だ
け軸方向に厚みのあるものになるほか，径方向からブラ
シを摺接しているため，径方向に大きなものにならざる
を得ない欠点がある。

以上のような欠点を解消するために，整流子及びブラシ
を円環状界磁マグネットの中心透孔部に位置させると，
今度は整流子にブラシを摺接する機構が複雑になる他，
界磁マグネットの上記中心透孔部の内径を大きく構成せ
ざるを得す，結果として十分なトルクを稼ぐために界磁
マグネットの外径を大きくする必要がある為．当該コア
レス整流子モータを大きな外径のものにする欠点がある
． また円筒状整流子に代えて平板状整流子を用いると，こ
の整流子は，界磁マグネットと対向する面に配設すると
ブラシは上記同様に界磁マグネットの中心透孔部に配設
することになるため５当該中心透孔部の内径を大きく構
成せざるを得す，結果として十分なトルクを稼ぐために
界磁マグネットの外径を大きくせざるを得す，当該コア
レス整流子モータを大きな外径のものにする欠点がある
． また平板状整流子を界磁マグネットと対向する面と反対
側の面に配設すると後記で説明するような振動防止の点
で複雑になるほか，軸方向空隙型コアレス整流子モータ
の軸方向の厚みを長くする欠点を伴う． また電機子コイル同士の電気的結線や整流子片同士の電
気的結線の場合でも，トルクリップルを滑らかにする目
的で，電機子コイルの数を多くしたり．あるいは整流子
片の数を多くした場合，電機子コイルの端子を所定角度
離れた位置の整流子片と電気的に接続したり，整流子片
同士を接続するのが非常に厄介で，量産性に優れないも
のとなる。この場合の欠点を解消するには．プリント基
板を用い，このプリント基板に整流子片同士，あるいは
電機子コイル同士を電気的結線するための電気結線用導
電パターンを形成したプリント基板をコアレスロータ電
機子に配設し，所定の電気結線用導電パターンと整流子
片及び電機子コイルの端子を接続すれば解決できる． しかしながら，上記整流子及びプリント基板をコアレス
ロータｔ機子に設けること，及び固定側にブラシを設け
る場合に，これらを設ける位置によっては．当該軸方向
空隙型コアレス整流子モタを軸方向の厚みを大きなもの
にする欠点があるほか．所定の電気結線用導電パターン
と整流子片及び電機子コイルの端子を接続するのが厄介
で量産性に優れないものになったり，また整流子及び上
記プリント基板の２つを設けなければならないため，高
価な軸方向空隙型コアレス整流子モータを形戒する欠点
があった． その他の問題点は，従来上記した軸方向空隙型のコアレ
ス整流子モータにおいては，ロータ電機子はコアレス楕
遣であるため，これが回転した場合には，軸方向に大き
な振動を発生する．従って，整流子を界磁マグネットと
反対の面のロータ電機子に設け，該整流子と摺接するブ
ラシをブラシホルダーで支持すると共にバネ機構を用い
てブラシでロータ電機子を界磁マグネット側に押圧して
ロータ電機子の軸方向の振動を防止しているため．高価
なブラシホルダーを用いなければならないほか，上記整
流機構の部分だけ当該モータを軸方向に長くするほか．
ブラシ自身の寿命も短くなる欠点を持ち．また当該モー
タを必然的に高価にする欠点を有していた． ［発明の課題］ 本発明の課題は，界磁マグネットと軸方向の空隙を介し
て対向する面に平板状の整流子を設け，該整流子に軸方
向から摺接するブラシを設けて整流機構を形戒しても，
当該軸方向空隙型コアレス整流子モータの厚みを増加さ
せたり．大型にしたり，組み立てを厄介にしないで済む
ように配設できるようにすること．更には，ブラシの位
置決めを極めて容易にして軸方向空隙型コアレス整流子
モータを容易且つ安価に量産できるようにすることを課
題になされたものである． その他の課題は，整流子と電機子コイル及び整流子片同
士を電気的結線するための電気結線用導電パターンを形
成したプリント基板を１つの基板に形成して整流子兼電
気結線基板とし，これをコアレスロータ電機子面に配役
固定し，上記整流子兼電気結線基板の整流子に軸方向か
らブラシを摺接することにより，整流子，ブラシ及び電
気結線用導電パターンを形成したプリント基板を用いた
軸方向空隙型コアレス整流子モータを大きくせず，特に
軸方向に非常に厚みの薄い当該モータにすること，及び
部品点数を減らして，組み立てを容易にすること，更に
は，整流子を横成する整流子片同士，及び整流子片と電
機子コイルとの電気的結線を極めて容易にして．軸方向
空隙型コアレス整流子モータを容易且つ安価に量産でき
るようにすることを課題に成されたものである．その他
の課題は．トルクリップルの滑らかな性能の良好な軸方
向空隙型コアレス整流子モータを構造を簡素にして而も
長寿命のものを得ることを課題に成されたものである．
その他の課題は以下の説明で明らかになるであろう． ［発明の課題達成手段］ かかる発明の課題は，固定側にＮ極，Ｓ極の磁極を交互
に２Ｐ（Ｐは１以上の整数）極に着磁された円環状の界
磁マグネットを固定子として備え，該界磁マグネットを
軸方向の空隙を介してｋ個（ｋはｍ相のコアレスロータ
電機子を形成するのに望ましい値の整数）のコアレス電
機子コイルからなるｍ（ｍはモータの相数で２以上の整
数〉相のコアレスロータ電機子を回動自在に支持して回
転子を楕戒し，該コアレスロータ電機子の上記界磁マグ
ネットと対向する面に２ｍｎ　（ｎは１以上の整数〉個
の整流子片からなる整流子及び互いに界磁マグネットの
磁極との対応関係において均等条件位置にある整流子片
同士を電気的に結線した電気結線用導電パターンを形戒
してなる整流子兼電気結線基板を固定し，該整流子兼電
気結線基板の整流子と摺接する位置の界磁マグネットに
９０度の間隔をおいて軸方向に貫通する２つのブラシ挿
入用透孔を形戒し．該２つのブラシ挿入用透孔それぞれ
に正側電源，負側電源に接続された２つのブラシを挿入
したｍ相軸方向空隙型コアレス整流子モータを提供する
ことによって達成できる。

その他の課題達或手段については，以下の説明で明らか
にする． ［発明の実施例］ 第１図は本発明の一夾施例を示す３相の軸方向空隙型コ
アレス整流子モータの縦断面図，第２図は同モータの主
要部を表す分解斜視図，第３図は界磁マグネットとコア
レスロータ電機子との展開図，第４図は整流子兼電気結
線基板の説明図で５以下第１図乃至第４図を参照して３
相の軸方向空隙型コアレス整流子モータ■について説明
する．軸方向に偏平な３相の軸方向空隙型コアレス整流
子モータ１は，軟鋼板で形成されたカップ型ケース２の
上端開口部を同じく軟鋼板で形或した円板状のカバー３
で閉じることにより，３相の軸方向空隙型コアレス整流
子モータケース４を形成している．該モータケース４の
略々中心部には，シャフト５をオイルレスメタル等の軸
受６及びスラスト受け７によって回動自在に軸支してい
る．シャフト５には，ロータヨーク８が固定されロータ
ヨーク８の下面には第２図に示すように３個の空心型の
電機子コイル９−１．９−２．９３が互いに重ならない
ように１２０度のピッチで等間隔に配設されていてコア
レスロータ電機子１０を形成し，一体して回転するよう
になっている。

上記各々の電機子コイル９−１．９−２．９−３は，反
トルクの入らない効率の良い３相の軸方向空隙型コアレ
ス整流子モータｌを形戒するために．半径方向の発生ト
ルクに寄与する導体部９ａと９ａ’との開角が後記する
界磁マグネットｌ１のＮ極，Ｓ極の一磁極の幅（９０度
）と同じ磁極幅となるように９０度の開角幅の扇枠状に
導線を適宜ターン数巻線して形成した空心型のものとな
っている． コアレスロータ電機子１０の下面には，円環状の整流子
兼電気結線基板１２を，これに形成された後記する整流
子１４を軸方向の空隙を介して対向する界磁マグネット
１１に向けて接着剤などの適宜な手段により固定してい
る．この整流子兼電気結線基板１２は，第２図及び第４
図に示すように非絶縁体で形成した円環状のフレキシブ
ルプリント基板ｌ３の下面内周部に６つの整流子片１４
−１，　　・・・，１４−６でｍ戒された整流子１４と
，その外周部，内周部［第４図の（ａ）参照］及び上面
部［第４図の（ｂ）参照］に形或した３つの電気結線用
導電パターン１５−１，１５−２．１５−３をフレキシ
ブルプリント基板１３に形戒した導体，例えば銅張積層
板をエッチング等の適宜な手段を施して形或したものと
なっている．なお第４図の（ａ）は整流子兼電気結線基
板１２の下面図を示すもので，この下面が後記する界磁
マグネット１１と軸方向の空隙１７を介して当該界磁マ
グネット１１と面対向する部分の図で，この第４図の（
ａ）のＮ流子１４は，後記するブラシ２３−１．２３−
２と対向摺接するフレキシブルプリント基板１３面位置
に形成している．第４図の（ｂ）は．整流子兼電気結線
基板１２の上面図を示すもので，この図の結線基板１２
面がコアレスロータ電機子１０面に接着剤などの手段で
固定される。

第４図の（ａ），（ｂ）の整流子兼電気結線基板ｌ２に
形成された電気結線用導電パターン１５−１．１５−２
．１５−３について説明すると，これら電気結線用導電
パターン１５−１．１５−２．１５−３は界磁マグネッ
ト１１との関係で互いに均等条件にある整流子片同士を
電気的に接続するもので（第３図参照），この実施例の
３相軸方向空隙型コアレス整流子モータ１においては，
Δ結線を採用しているので，フレキシブルプリント基板
１３の一方の面にのみ，３つの電気結線用導電パターン
１５−１．１５−２．１５−３全てを形成しようとする
と，これら何れかの電気結線用導電パターン同士が交差
してしまうことになるので，この実施例では，電気結線
用導電パターン１５−１と１５−２をフレキシブルプリ
ント基板１３の下面に形戒し，電気結線用導電パターン
１５−３をフレキシブルプリント基板■３の上面に形成
している． 第３図及び第４図の（ａ），（ｂ）を参照して，電気結
線用導電パターン１５−１は．その一端を整流子片１４
−１に電気的に接続し．その他端を整流子片１４−４に
電気的に接続している．電気結線用導電パターン１５−
２は，その一端を整流子片１４−３に電気的に接続し，
その他端を整流千片１４−６に電気的に接続している．
電気結線用導電パターン１５−３は，その一端はスルー
ホール１６−１［第４図（ｂ）参照］を介して整流子片
１４−２に電気的に接続し，その他端をスルーホール１
６−２を介して整流子片１４−５に電気的に接続してい
る． 上記コアレスロータ電機子１０面に設けた整流子兼電気
結線基板１２面と軸方向の空隙１７を介して面対向する
カップ型ケース２の内底には，円環状のステータヨーク
１８を介してＮｉ　　Ｓ＆の磁極を９０度の着磁幅で交
互に有する４極の円環状の界磁マグネットｌ１を固定し
ている。

なお，この界磁マグネット１１は，後記するブラシ収納
用透孔２０−１．２０−２を容易に形或できるように．
プラスチックマグネットを用いてブラシ収納用透孔２０
−１．２０−２をも同時に一体形成することが望ましい
． 界磁マグネットｌ１のＮ［ｉとＳ極との境界部位置及び
該位置と対向するステータヨーク１８位置には．互いに
９０度の角度幅離れた位置にブラシ収納用透孔２０−１
．２０−２．２１−１，２１２を形成し，該透孔２０−
１及び２１−１にリード線ｌ９−１を介して正側電源側
端子２２−１に接続され且つブラシホルダ２４−１　［
第１図参照コで支持されたブラシ２３−１を収納し，上
記透孔２０−２及び２１−２にリード線１つ一２を介し
て負側電源側端子２２−２に接続され且つブラシホルダ
２４−２で支持されたブラシ２３２を収納し．上記ブラ
シ２３−■及び２３−２を上記整流子１４に摺接して整
流をなすようにしている。

第３図を参照して，電機子コイル９−１．９−２．９−
３各々の一方の端子は，それぞれ順次整流子片１４−１
．１４−３．１４−５に電気的に接続し，電機子コイル
９−１．９−２．９−３各々の他方の端子は．それぞれ
順次整流子片１４一２．１４−４．１４−６に電気的に
接続し，上記したように電気結線用導電パターン１５−
１．１５−２．１５−３を用いて整流千片１４−１，・
・・，１４−６同士の電気的接続により，Δ結線してい
る． なお，上記の実施例では，Δ結線を示したが，これに限
らず，Ｙ型結線を行っても良い。また，軸方向空隙型コ
アレス整流子モータ１は，電機子コイル同士が重ならな
い３相のモータを示したが．電機子コイル同士が重なっ
ても良く，また他の相数，即ち，ｋ（ｋは２以上の整数
）個の電機子コイル群からなるｍ（ｍはモータの相数で
．２以上の整数）相の軸方向空隙型コアレス整流子モー
タ楕造にしても良い． 更にまた．電機子コイルは，導線を多数ターン巻線した
空心型の物を用いたが，エッチング手段やプレス手段な
どをを用いて形成したシートコイル，プリントコイル等
他の手段にて形成したコアレス電機子コイルを用いて形
成したものであっても良い． また整流子１４は，６個の整流子片で形或したものを示
したが，２ｍｎ　（ｎは１以上の整数）個用いて形成し
ても良い。例えば，上記で示した３相の軸方向空隙型コ
アレス整流子モータ１においては，上記２ｍｎにおいて
，３相のモータであるから，ｍ＝３で，ｎ＝１の場合，
即ち，２ｘ３ｘ１＝６で，６個の整流千片で整流子を構
成したが，ｎ＝２を選択すると，２Ｘ３Ｘ２＝１２個の
整流子片で整流子を形或すれば．上記実施例のものに比
較してトルクリップルの数は，２倍になるので，即ち．
トルクリップルの大きさを約２分のｌに押さえることが
でき，より滑らかに回転する３相の軸方向空隙型コアレ
ス整流子モータを形戒することができる． また，上記実施例においては．ロータヨーク８を用いて
いるが，これは必須のものでなく，当該軸方向空隙型コ
アレス整流子モータ１を縦に配置して使用する場合を考
慮したもので，すなわちコアレスロータ電機子１０は磁
性体を備えていない場合，これが回転した場合，軸方向
に振動するので，これを防止するために，上記ロータヨ
ーク８を用いてコアレスロータ電機子１０を界磁マグネ
ット１１側に磁気的に吸引させ，軸方向の振動を防止す
るためである．勿論，ロータヨーク８は，界磁マグネッ
ト１１の磁路を閉じるため，効率を上げる目的も兼ねて
いる．しかし，そのような対策が不用な場合には，コア
レスロータ電機子１０を樹脂にてモールドし，シャフト
５と一体化しても良い． またステータヨーク１８を用いているが．カップ型ケー
ス２を磁性体で形戒しているために，省略しても差し支
えないものであるが，上記ステータヨーク１８を用いた
のは．当該カップ型ケース２をプラスチック等の非磁性
体で形成する場合を考慮したためである。

本発明は，上記構成からなるため，それぞれ正側電源端
子２２−１，負側電源端子２２−２，リード線１９−１
．１９−２，ブラシ２３−１．２３−２及び整流子１４
，電気結線用導電パターン１５−１，　　・・・，１５
−３を介して適宜な電機子コイルに通電をなせば，フレ
ミングの左手の法則に従って．所定方向のトルクが発生
するので，コアレスロータ電機子１０を有する回転子が
所定方向に回転する．またこの回転により，ブラシ２３
−１．２３−２と整流子１４とが相対的に回転し．整流
がなされ，電機子コイル９群に適宜な方向の電流が通電
され，モータ１は所定方向に回転する。

［発明の効果］ 本発明は，整流子に摺接させて整流するためのブラシを
界磁マグネットの軸方向に貫通するブラシ収納用透孔に
収納配設しているので，ブラシがモータ内において当該
モータを大きくするなどの障害物とならず．従って，当
該軸方向空隙型コアレス整流子モータの厚みを増加させ
たり，大型にしたり，組み立てを厄介にしないで済む効
果がある。

また２つのブラシは互いに９０度の開角で配設するが，
この場合においても上記ブラシ収納用透孔を利用できる
ので，ブラシの位置決めを極めて容易にでき，軸方向空
隙型コアレス整流子モータを容易且つ安価に量産できる
効果がある．また上記ブラシ収納用透孔は，界磁マグネ
ットの磁束を劣化させることのない位置，すなわち界磁
マグネットのＮ極とｓｉの境界部に形成しているので，
当該界磁マグネットに上記ブラシ収納用透孔を形成して
も界磁マグネットの磁束を弱めることがなく，従って，
当該軸方向空隙型コアレス整流子モータの特性を悪くし
ない利点がある。

更にまた，整流子と電機子コイル及び整流子片同士を電
気的結線するための電気結線用導電パターンを形或した
プリント基板をｌつの基板に形成して整流子兼電気結線
基板（なお，上記実施例においては，Δ結線の為，整流
子と電機子コイルを電気的に結線するための電気結線用
導電バタンを形成していないが，他の方法では，このよ
うな必要があり得る。）とし，これをコアレスロータ電
機子面に配役固定し，上記整流子兼電気結線基板の整流
子に軸方向からブラシを摺接するようにしているので，
従来のように，整流子，ブラシ及び電気結線用導電パタ
ーンを形戒したプリント基板を用いたとしても，軸方向
に非常に厚みの薄い小型モータを形戒できる． また部品点数を減らすことができるので，組み立てが容
易で，更には，整流子を構成する整流子片同士，及び整
流千片と電機子コイルとの電気的結線を極めて容易に行
えるので，軸方向空隙型コアレス整流子モータを容易且
つ安価に量産できる。

また整流子片の数を多くしてトルクリップルの少ない性
能の良好な軸方向空隙型コアレス整流子モータを得るに
あたっても，上記のように電気結線が非常に容易になる
効果がある。

またコアレスロータ電機子に設けた整流子に界磁マグネ
ットと対向する軸方向の固定側からブラシを摺接させて
いるので，該ブラシには，ロータの重力が加わるように
しておくと，バネ機構を不要にしてブラシを整流子に正
確に摺接できる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示ず３相の軸方向空隙型コ
アレス整流子モータの縦断面図，第２図は同モータの主
要部を表す分解斜視図，第３図は界磁マグネットとコア
レスロータ電機子との展開図，第４図は整流子兼電気結
線基板の説明図である． ［符号の説明］ １・・・３相軸方向空隙型コアレス整流子モータ，２・
・・カップ型ケース，３・・・カバ４・・・３相軸方向
空隙型コアレス整流子モータケース，５・・・シャフト
，６・・・軸受，７・・・スラスト受け，８・・・ロー
タヨーク，．９−１．９−２．９−３・・・電機子コイ
ル９ａ，９ａ’　　・・・発生トルクに寄与する導体部
，１０・・・コアレスロータ電機子，１１・・・界磁マ
グネット，１２・・・整流子兼電気結線基板，１３・・
・フレキシブルプリント基板．１４・・・整流子， １４−１，　　・・・．１４−６・・・整流子片１５−
１．１５−２．１５−３・・・電気結線用導電パターン
，１６−１．１６−２・・・スルポール，１７・・・空
隙，１８・・・ステータヨーク，１９−１．１９−２・
　・・リード線，２０−１．２０−２．２１−１．２１
−２・・・ブラシ収納用透孔，２２−１・・・正側電源
端ナ ２２ ２・・・負側電源端子， ２３ １．，２３−２・・・ブラシ， ２４ １．２４−２・・・ブラシボルダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定側にＮ極、Ｓ極の磁極を交互に２Ｐ（Ｐは１
   以上の整数）極に着磁された円環状の界磁マグネットを
   固定子として備え、該界磁マグネットを軸方向の空隙を
   介してｋ個（ｋはｍ相のコアレスロータ電機子を形成す
   るのに望ましい値の整数）のコアレス電機子コイルから
   なるｍ（ｍはモータの相数で２以上の整数）相のコアレ
   スロータ電機子を回動自在に支持して回転子を構成し、
   該コアレスロータ電機子の上記界磁マグネットと対向す
   る面に２ｍｎ（ｎは１以上の整数）個の整流子片からな
   る整流子及び互いに界磁マグネットの磁極との対応関係
   において均等条件位置にある整流子片同士を電気的に結
   線した電気結線用導電パターンを形成してなる整流子兼
   電気結線基板を固定し、該整流子兼電気結線基板の整流
   子と対向する位置の界磁マグネットに９０度の間隔をお
   いて軸方向に貫通する２つのブラシ挿入用透孔を形成し
   、該２つのブラシ挿入用透孔それぞれに正側電源、負側
   電源に接続された２つのブラシを挿入してなる、ｍ相軸
   方向空隙型コアレス整流子モータ。
2. （２）上記界磁マグネットは、９０の着磁幅のＮ極、Ｓ
   極の磁極を交互に有する４極のものに形成し、該界磁マ
   グネットのＮ極とＳ極の境界部に互いに９０度の間隔を
   於いて軸方向に貫通する２つのブラシ挿入孔を形成して
   なる、特許請求の範囲第（１）項記載のｍ相軸方向空隙
   型コアレス整流子モータ。