JPH0353858B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はブラシ無しの直流電動機に係り、特
に、永久磁石ロータと、ホール効果素子により制
御される整流回路とを用いた電動機に係る。

回転に必要な極性切換を得るためにセグメント
化された整流子及びブラシを用いた従来の直流電
動機には、或る種の明らかな欠点がある。ブラシ
及び整流子セグメントには摩耗が生じるので当然
定期的な保守及び／又は交換が必要となり、そし
て更にブラシと整流子セグメントとの間に生じる
スパークにより不所望な高周波障害がもたらされ
る。その上、電動機が可燃性又は爆発性のガスに
曝されている場合にはスパークが危険なものとな
る。

機械的な整流の欠点をなくすため、直流電動機
用の整流子なしの装置が長年に亘つて多数案出さ
れている。基本的には、これらの装置は、ロータ
の回転を検出するか又はそれに応答してステータ
巻線の電流を切換えその極性を周期的に逆転して
回転を維持する様な或る手段を用いている。ソリ
ツドステート技術の出現に伴ない、所要回路の物
理的なサイズを小さくし、電動機構造体の全サイ
ズを著しく増大せずにこの回路を電動機に組み込
むことができる様になつた。

ブラシ無し直流電動機の或る商業的な形態にお
いては、永久磁石ロータが使用されそして磁石の
回転がホール効果素子で感知される。ホール効果
素子即ちホールセルは低電力の半導体装置であ
り、これに流れる電流を磁束で変化させて１対の
出力電極間に電圧出力を発生させることができ
る。磁束密度が大きい程、発生される電圧出力も
大きくなる。

ホール効果装置を用いたこれらの既知の電動機
においては、永久磁石ロータ及びステータ磁極に
より発生された磁界にホール効果装置が一般的に
曝され、そして複雑な回路を設けてホール効果装
置の電圧出力を感知し、ステータ巻線の駆動電流
を発生する様にされる。ホール効果装置の通常の
応答により、これらの公知の電動機では、ロータ
の回転速度を一定に確保する様にロータ及び／又
はステータ構造体を精巧に機械的に調整すること
が必要である。これらの変更においては、ステー
タ巻線の付勢間の合間にトルクを増加する様にロ
ータ磁石と相互作用させるためステータ構造体に
強磁性部材を追加するという形態がとられる。別
の形態においては、ステータコイルの付勢周期間
にトルクを供給する様に磁気エネルギを蓄積し次
いで解除するため、ステータとロータとのエアギ
ヤツプが各々のステータ磁極面に亘つて徐々に増
加し次いで減少する様にされる。

その他の公知装置においては、ホール効果装置
をロータ磁石及びステータ磁極の両方からの磁束
に曝してそれらが互いに作用し合い電動機コイル
の駆動トランジスタの電圧ピークを下げて電動機
の作動をなめらかにする様に、ホール効果装置を
マウントする複雑な構成体が必要とされる。

公知のブラシ無し直流電動機に本来ある別の問
題は、電動機が停止した時にはロータが最小の磁
気抵抗点の休止位置を求める傾向があるので、永
久磁石ロータの回転を開始するのが困難であると
いうことである。

本発明の目的は、簡単な構成によりコツギング
を排除してこのような永久磁石ロータの始動を容
易とするブラシ無しの直流電動機を提供すること
である。

本発明によれば、直流電動機は、永久磁石ロー
タと、ステータと、電動機の回転を制御するため
電動機構造体に装着されたホール効果スイツチを
用いた簡単な回路とを具備している。使用される
ホール効果スイツチはホール素子及びトリガ回路
例えばシユミツトトリガを備えた市販のユニツト
であり、その出力は２進形態であり、即ちホール
素子の付勢程度に基づいてゼロ電圧レベルである
か又は所定の正電圧である。ホールスイツチの２
進出力は簡単なトランジスタ回路においてステー
タコイルへ適当な付勢電流を与える様に用いられ
る。

なめらかな作動及び確実な始動を確保するため
に２つのホールスイツチが使用され、そして例え
ば電気角で30度離間される。

ロータの永久磁石は、その軸方向長さが、ステ
ータ積層組立体即ちステータ積層体の軸方向長さ
よりも実質的に大きくなる様に選択される。ステ
ータ積層体が支持される支持管の１端にはデイス
ク形態の印刷回路板が装着されそしてホールスイ
ツチはステータ及びロータ構造体に面した回路板
の面にマウントされる。回路板上でのホール効果
スイツチの向きは、ホール素子がステータ積層体
の端を越えて延びるロータ磁石の部分に対向する
様な向きにされ、そしてホール効果スイツチはホ
ール素子自体がロータ磁石から発生する縁磁束に
応答する様に配置される。

好ましい実施例では、ロータ外側型電動機、即
ちロータがステータの周りで回転する様な電動機
に、本発明の特徴が組み込まれる。然し乍ら、一
般のロータ内側型電動機にも本発明の原理を容易
に適用できる。

ステータ磁極の切換えを行うのに用いられる新
規な回路により、色々な作動直流電圧を必要とす
る電動機に同じ回路板及び部品を用いることがで
きる。例えば、作動電圧が56ボルトまでのレンジ
である様な電動機に同じ回路板を用いることがで
きる。それにより、製造上の実質的な節約及び簡
単化がもたらされ、色々な電動機ごとに別々の回
路設計を必要とする装置に勝る実質的な経済性で
色々な目的の色々な電動機を製造することができ
る。

本発明を２極電動機に適用するとロータの２つ
の永久磁石は180度より小さい角度にわたつて弧
状にのび２つの磁気的に中性な間〓を磁石と磁石
との間につくり、更にステータの磁極に段をつけ
てステータとロータとの間〓が狭くなる区域をつ
くりロータの永久磁石の中心がステータの磁極の
中心に揃つて停止しないようにして、それにより
コツギングを排して永久磁石ロータの始動が容易
となるようにする。永久磁石が完全な360度にわ
たつてのびていないので、動作サイクル中電磁気
の適正な切り換えを保証するため一対のホール装
置を設け、ホール装置の両方もしくは何れか一方
がロータの永久磁石の適正磁極を検出している限
り一つのステータ巻線を付勢し、そうでなければ
他方のステータ巻線を付勢するようホール装置を
上記の磁気的に中性な間〓にほぼ等しい角度だけ
離して配置する。このようにして180度よりも小
さい角度にわたりのびている各永久磁石の実効弧
は180度まで、電磁気の転換の目的で、広げられ
る。

本発明の以上の特徴及び効果は添付図面を参照
した以下の詳細な説明より明らかとなろう。

本発明による電動機をフアンの様な典型的な使
用目的について説明する。この様なフアンが、装
置の断面図である第１図に１０で示されている。
典型的に、フアンはスパイダ即ち支持プレート１
２を備え、そこから外方に延びた一連の支柱１６
は空気流路を形成するベンチユリ１４を支持して
いる。ロータ組立体は参照番号２０で一般的に示
されておりそしてステータ組立体は参照番号３０
で一般的に示されている。この形態のフアンは管
軸方向フアンとして一般に知られている。

電動機のロータ２０にマウントされたハブ２４
から一連のブレード２６が半径方向に延びてい
る。ハブ２４はネジ２５又は他の適当な手段によ
つてロータフレーム２２に固定される。

スパイダ１２は一般に円形であり、そして管状
の内方延長部１２ａによつて形成された軸方向ボ
アを中心に備えている。この管状延長部１２ａの
ボアを通して延びているのはアーバ３２であり、
これはステータ積層体４０を支持している。

同様に、ロータフレーム２２も円形であり、そ
して電動機の軸に沿つてフレームの内方に延びた
シヤフト２８を支持している。第１図より明らか
な様に、ステータ及びロータ組立体が結合されて
完成電動機を形成した状態では、シヤフト２８が
アーバ３２内に延び、そしてこのシヤフトをアー
バ内にジヤーナル軸受する様にベアリング３４が
設けられる。アーバ３２はキヤツプ３６で蓋さ
れ、これは支持潤滑剤の漏れを防止すると共にほ
こりや汚れに対して保護を与える。添付図面には
一般のバネ負荷されたボールベアリング構成体が
図示されているが、その他の適当な型式のベアリ
ングを用いてもよいことを理解されたい。

ステータ積層体（第２図）のスロツト４１を通
して延びているのは通常のステータ巻線４２であ
り、その端巻回が第１図の積層体４０の各側に示
されている。絶縁エンドキヤツプ４４及び４５は
ステータ巻線を取り巻きそしてステータ巻線の端
巻回４２を摩耗及び損傷に対して保護する。

以上に述べたステータ組立体３０は、本発明の
譲受人に譲渡された1975年11月11日付のDesy氏
の米国特許第3919572号に開示されたスナツプ嵌
着構造体である。前記特許に開示されそして第１
図に示された様に、アーバ３２（その左端に半径
方向フランジ３１をそしてその右端付近に環状の
止めグループ３３を有する）と、環状の板バネ３
８と、絶縁エンドキヤツプ４４，４５とを備えて
いるステータ３０は、先ず初めにアーバに対して
板バネ３８をすべらせ、次いでスパイダ１２、中
間素子６０及び６４（後述する）、エンドキヤツ
プ４５、ステータ積層体（エンド巻回を有する）、
そして最後にエンドキヤツプ４４（その内径を形
成するロツク用指状部を有する）をすべらせるこ
とによつて組立てられる。これら素子の大きさ並
びにアーバに対する環状止めグルーブ３３の位置
は、これら全ての素子をアーバの左端のフランジ
３１に向つて押した時にロツク用の指状部がアー
バの止めグループ３３に係合して組立体をしつか
りと一緒に保持する様なものである。

部材６０は、第５図に示された電子回路の部品
（第１図に６２で概略的に示された）を保持する
デイスク状の印刷回路板であり、そして参照番号
６４は電気絶縁性伝導性の層を示しており、この
層は回路板６０上の回路及び素子がステータ組立
体３０の導電性部材と接触するのを防止すると同
時にスパイダ１２の熱を伝導できる様にする。ス
パイダ１２はアルミニウム又は他の高熱伝導材で
作られていてヒートシンクとして働く。スパイダ
１２と一体的であるスぺーサリング６１はステー
タが上記した様に組立てられた時に回路板６０の
間隔を適当に維持する。電源リードはスパイダ上
の適当なコネクタから中空支柱１６を経て印刷回
路板６０へ既知のやり方で接続される。

ロータ組立体は軸方向に延びる管状部材５２を
備え、これはロータフレーム２２の周囲から片持
ばり形態で支持される。この部材５２は磁気特性
の優れた材料例えば冷間圧延鋼で形成され、一方
ロータフレーム２２は非磁性材例えばアルミニウ
ムで形成される。

ロータの後部鉄部材と称する部材５２は、その
内面に、一連の細長いカーブした永久磁石５０を
支持しており、これら磁石は第２図に最も良く示
された様にステータ積層体のまわりに配置され
る。これら磁石は適当な材料で形成されるが、セ
ラミツク磁石が好ましい。

第１図から明らかな様に、磁石５０の軸方向長
さはステータ積層体４０の軸方向長さよりも実質
的に大きく、後述する様にホールスイツチ７０を
正しい向きにすることができる。ロータ磁石自体
がステータ積層体に対して軸方向に集中するとい
うロータ磁石の本来の性質は、ここに示す電動機
設計では支持ストレスを最小にする様に受け容れ
られる。

さて、ステータ積層体４０の形状を示した第２
図を参照すると、磁石５０は後部鉄円筒５２内に
配置された２対のセグメント化された素子５０ａ
及び５０ｂで構成されることが明らかであろう。
これら磁石素子５０ａ及び５０ｂは各々180°の角
度距離より若干小さい角度距離例えば150゜に亘つ
て延び、従つて２つの磁石セグメント間にはギヤ
ツプが残される。第２図に示された様に、磁石対
５０ａはその内面がＮ極でその外面がＳ極である
様に極性付けされ、一方磁石対５０ｂはこれと反
対に極性付けされる。

ステータ積層体４０は一般的に従来型のもので
あり、４２ａ及び４２ｂで概略的に示されたステ
ータ巻線を受け入れるために巻線用スロツト４１
が設けられている。第２図及び第５図の回路には
巻線４２ａ及び４２ｂが２つの別々の巻線として
示されているが、実際にはセンタータツプ付きの
１つの巻線でもよい。

ステータのスロツト４１はそれらの周囲開口に
おいてステータの磁路を完成する磁気ブリツジ４
６，４７によつて閉ざされる。以下で説明する様
に、組立中電動機素子を容易に正しく整列するた
め、ブリツジ部材４６は積層体より長く作られ
る。

第２図に示された様に、各々の積層体４０は、
段４３ａ及び４３ｂが各々の磁極面４１ａ及び４
１ｂに沿つた距離の約１／４に延びる様に形成さ
れる。深さ約1000分の９ないし10インチであるこ
れらの段は各磁極面の後端に形成される（ロータ
の回転方向は第２図に示された様に時計方向であ
る）。組立てられた積層体４０においては、２つ
の磁極面の各々が、その長さに沿つてその後端に
延びる段即ち小直径部を有する。

これらの段は、磁極面の他部分に比べて磁気抵
抗の大きなエアギヤツプを与えるので、電動機が
消勢状態にある時は磁石５０ａ及び５０ｂ自体が
磁極面の上記他部分、即ち磁気抵抗の低いエアギ
ヤツプ部分の周りに集中することになる。以下で
詳細に述べる様に、これらの段によつて磁石がス
テータ磁極面に対して角度変位することにより、
電動機の適正な始動及び回転方向が確保される。

電動機の休止状態の際のステータ磁極及びロー
タ磁石に対する２つのホール効果スイツチ７０の
位置も第２図に示されている。一方のホール効果
スイツチは一方のステータスロツトの開口と実質
的に整列されて配置され、そして他方のホール効
果スイツチは上記第１のホール効果スイツチから
反時計方向に約30度ずらされ、そして両ホール効
果スイツチは第１図にも示された様にロータ磁石
５０ａからの磁界に曝される。これらホール効果
スイツチの正確な角度位置は電動機の性能を最適
にする様に若干変えることができる。

第３図は第２図の構造体と同じ方向から印刷回
路板６０の面を示している。ホール効果スイツチ
７０（その物理的な形状は第４図に示されてい
る）は、そのピン７２を回路板６０に設けられた
適当なソケツトへ挿入してこれらスイツチが回路
板の面から垂直に延びる様にマウントされる。磁
石５０とステータの端巻回４２との間のスぺース
へスイツチ７０を延ばせる様にするため（第１
図）、プラスチツクのコイル枠４５は図示された
様にノツチが形成される。休止状態の際にステー
タ組立体をホール効果スイツチ、ひいてはロータ
に対して正しく整列するため、印刷回路板にはホ
ール効果スイツチに対向して開口が設けられ、ス
テータの当該面にあるステータスロツトを閉じる
ブリツジ部材４６の延長部を受け入れる様にされ
る。従つて、アーバ３２に対してステータ積層体
を滑らせ、そしてブリツジ部材４６が円形回路板
６０の対応開口に係合するまでステータ積層体を
回わすだけでステータ積層体を正しく整列して組
立てることができる。この様なキー機構により、
ステータ積層体をアーバ３２に対して不適当には
装着できない様にされる。

さて第２図に戻ると、ロータが最初図示された
休止位置にある状態で、磁極４１ａ及び４１ｂが
適当な極性で磁化された場合には、磁石５０ａは
磁極４１ｂによつて吸引され且つ磁極４１ａによ
つて反発され、そして磁石５０ｂは磁極４１ａ及
び４１ｂによつて各々吸引及び反発されることが
明らかである。この最初の整列によりロータ構造
体が始動して時計方向に回転する。ロータの磁石
が対向磁極面に隣接した低磁気抵抗位置に達した
時に、磁極の極性が切換えられれば、ロータ磁石
は回転を続けることになる。その後、ステータ極
性を交互に切換えることによりその方向の電動機
の回転が維持される。この切換え作用は第５図の
回路によつて行われ、その部品は回路板６０にマ
ウントされている。

本発明に用いるのに適した市販のホール効果ス
イツチは、米国マサチユーセツツ州、ワーセスタ
のSprague Electric Companyの半導体デイビジ
ヨンから、Sprague型式のUGN−3013Tホール
効果デジタルスイツチ（第４図に示す）という指
称で販売されているものである。このホール素子
自体はパツケージの板面に対して中央に位置さ
れ、そして所定の磁界極性に応答する。従つてス
イツチユニツト７０は、所要の２進即ちデジタル
電圧出力を発生する様に作動磁界に対して特定の
やり方で方向付けされねばならない。本発明で
は、第１図に示す様に、スイツチユニツト７０は
磁石の内壁に隣接してマウントされる。ロータ磁
石５０ａは磁石５０ｂとは異なつた極性にされる
ので、ホールスイツチ７０はロータ磁石対の一方
のみによつて作動される。UGN−3013Tスイツ
チの場合は、ホール素子が該スイツチユニツトの
前面（Spragueの部品番号のある面）に向いたＳ
磁極からの磁束に最も応答する。

第５図は本発明の整流回路の回路図である。第
５図に示された部品及び導体は通常のやり方で印
刷回路板６０にマウントされることを理解された
い。トランジスタ、抵抗等の如き個々の部品は第
１図に参照番号62で一般に示されている。

ステータコイル及び整流回路の両方に給電する
ため正の端子１００とアース即ち負極１０１との
間に直流電力が与えられる。ダイオード１０２は
入力電力をステータコイル４２ａ及び４２ｂの共
通端子へ送り、一方ダイオード１０４は整流回路
を付勢する電圧分割・調整回路へ電力を送る。

電圧分割・調整回路は抵抗１０６及びツエナダ
イオード１０８を備え、その逆電圧は約９ボルト
に選択される。抵抗１０６はトランジスタＱ１と
でもつて可変抵抗器として働き、そして色々な直
流入力電圧Ｖ＋のレンジに亘つてトランジスタＱ
１のエミツタに直流９ボルトを維持する様に働
く。ステータ巻線は所要の特性に基づいて特定の
印加電圧例えば12，24又は48ボルトに対して設計
されるが、いずれの場合にも整流回路の素子に必
要とされる電圧は一定の９ボルトレベルである。
本発明の回路では、得られる入力電圧が56ボルト
までであれば回路板６０及びその部品を交換する
必要がない。というのは、トランジスタＱ１、抵
抗１０６及びツエナーダイオード１０８より成る
電圧分割・調整回路が、ステータ巻線への印加電
圧に拘りなく、制御回路に適正な電圧レベルを与
えるからである。

ホール効果スイツチ７０はトランジスタＱ１の
エミツタとアースとの間に並列に接続され、それ
らの出力端子は抵抗１１０によりトランジスタＱ
１のエミツタにおいて９ボルト電源へ接続され
る。上記した様に、デジタルスイツチの出力は２
進形態であり、即ち或る一定の正の電圧であるか
又はアースレベルであるので、いずれかのスイツ
チの出力又は両スイツチの出力が零電圧レベル
（論理“０”）である場合にはそれらの接続点の電
圧が零レベルであることが明らかである。両方の
スイツチが正の電圧レベル（論理“１”）の時だ
け、それらの接続点の電圧は正のレベルとなる。
UGN−3013Tデジタルスイツチの場合には、そ
の出力が通常論理“１”、即ち正電圧であり、そ
してこのスイツチが曝される磁束密度が所定のス
レツシユホールドを越えた時に論理“０”（アー
ス電圧）へ切換わる。

両スイツチ７０が論理“１”出力を与える場合
には、正の電圧がトランジスタＱ２及びＱ４のベ
ースへ印加されてこれら両トランジスタを導通せ
しめる。トランジスタＱ４が導通すると、コイル
４２ｂに電流が通流でき、それに対応するステー
タ磁極を付勢せしめる。トランジスタＱ２が導通
すると、トランジスタＱ３が非導通に維持され、
それによりステータコイル４２ａに電流が流れる
のを防止する。

いずれか一方又は両方のホールスイツチ７０が
適当な極性及び値の磁束密度を受けた時には、そ
の出力が論理“０”状態へ下がり、トランジスタ
Ｑ２及びＱ４をオフにする。トランジスタＱ２が
オフになると、そのコレクタ電圧が上昇し、トラ
ンジスタＱ３をオンにし、ステータコイル４２ａ
に電流を通流させる。トランジスタＱ４がオフに
なると、ステータコイル４２ｂの電流が止む。永
久磁石ロータの磁石によりホールスイツチ７０を
交互に付勢及び消勢することによつてステータコ
イル４２ａと４２ｂとの間で電流が切換わり、そ
れによりステータの磁極を逆の極性で交互に磁化
することが明らかである。トランジスタＱ３のベ
ースの抵抗−キヤパシタンス回路網１１６，１１
８並びにトランジスタＱ４のベースの同様の回路
網１２０，１２２は、各々のトランジスタがあま
り急速にオン及びオフになるのを防止し、それに
より過渡電圧及び電流を下げて高周波障害及び回
路の消費電力を少なくする。

第６図の波形は第５図の回路の作動を説明する
のに有用である。波形Ａはホールスイツチ７０の
共通の出力端子に現われ、＋９ボルトレベルが論
理“１”状態を表わしている。各パルスの先縁の
傾斜部は、トランジスタＱ４のベースの抵抗−キ
ヤパシタンス回路網の作用を表わしている。

波形ＢはトランジスタＱ４が導通された時にコ
イル４２ｂに流れる電流を示しており、そして波
形Ｃはステータコイル４２ａに流れる電流を示し
ている。各主電流パルスの終りに現われる小さな
電流パルスは、通電電流が止んだ時にコイルの誘
導作用によつて発生される電流を示している。ダ
イオード１０２はステータコイルからの切換過渡
が電源に達するのを防止し、そしてダイオード１
０２及び１０４は電源の偶発的な逆接続に対して
保護を与える。

本発明の電動機の始動及び回転は次の通りであ
る。電力を供給しない状態では、電動機のロータ
が例えば第２図に示した休止位置にそれ自体で整
列する。この位置では、磁石５０ａからの縁磁束
の方向がホール素子の応答特性と逆向きであるか
ら、スイツチ７０のホール素子は何ら作用を受け
ない。従つてホールスイツチは付勢されず、それ
らの出力（第５図の点Ａ）は論理“１”レベルに
あり、トランジスタＱ４をオンにしてステータコ
イル４２ｂを付勢する。コイル４２ｂが付勢され
た状態では、ステータの磁極面４１ｂが“Ｓ”極
となりそして磁極面４１ａが“Ｎ”極となり、磁
石５０ａ及び５０ｂを時計方向に各々磁極面４１
ｂ及び４１ａに向つて引つ張ると同時に磁石５０
ａ及び５０ｂを各々磁極面４１ａ及び４１ｂから
反発させる。

磁石５０ａがホールスイツチ７０を通して回転
する時にはその出力が“１”状態のままであり、
この状態は磁石５０ｂが最も至近のホールスイツ
チに重なる様に回転するまで続く。

磁石５０ｂがこの様に回転した時には、磁石５
０ｂからの縁磁束の方向がホールスイツチ７０の
１つを作動するに適した方向となり、その出力を
“０”状態に変えてトランジスタＱ４をオフにし
且つトランジスタＱ３をオンにする。今度はステ
ータコイル４２ａに電流が流れて、ステータの磁
極面４１ａを“Ｓ”極として付勢し且つ磁極面４
１ｂを“Ｎ”極として付勢する。更に別の180゜の
回転中、即ち磁石５０ｂが両ホールスイツチ７０
を完全に通り越して“１”状態に戻るまでの間、
この状態で吸引−反発シーケンスが続き、そして
“１”状態に戻ると、ステータコイル４２ｂが再
び付勢される。このシーケンスが続いて回転を維
持する。

電動機への電力をオフにすると、ロータは第２
図に示した様な休止位置をとる。ここに示す電動
機では、４つの休止位置が考えられ、即ち第２図
の場合の様にロータの磁石が大直径のステータ磁
極面に集中される様な２つの主位置と、これら主
位置の中間点にロータ磁石が集中される様な２つ
の副位置とである。ロータが停止した時にロータ
磁石がどちらのステータ磁極面に対向しているか
は重要でない。というのは、ホールスイツチは再
び電力を与えた際に適当に付勢又は消勢されて、
適当な回転方向でただちに始動するからである。

以上の説明より、本発明は、公知装置の多数の
欠点を解消する簡単で、信頼性が高くそして安価
なブラシ無し直流電動機を提供することが明らか
となろう。２極の実施例について説明したが、そ
の他の多極形態にも本発明の原理を等しく適用で
きる。きる。例えば第７図と第８図はそれぞれ本
発明の４極電動機と６極電動機の実施例を示す。
第２図に示す電動機と同様に、第７図の４極電動
機はステータ磁極面４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４
１ｄに段４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを有し
ている。各ステータ磁極４１ａ，４１ｂ，４１
ｃ，４１ｄは巻線４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２
ｄをそれぞれ有している。ロータに取りつけられ
ている４個の永久磁石５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，
５０ｄはそれらの間に空〓を有している。これら
の段をつけた領域４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３
ｄは磁気抵抗が増した空〓をつくるから電動機が
滅勢されるとロータの永久磁石は残りのステータ
磁極面４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと対面す
るように位置取りする。同様に、第８図に示す６
極電動機のステータ磁極４１ａ，４１ｂ，４１
ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆは段４３ａ，４３
ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆと巻線４２
ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆと
を有している。第８図に示す６極電動機の永久磁
石５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５
０ｆも同様にステータ磁極面４１ａ，４１ｂ，４
１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆに対面して整列す
る。

第７図と第８図に示す各電動機においても一対
のホール効果素子７０を使用する。いずれの場合
も、ホール効果素子７０の一方は一つのステータ
スロツトの開口と実質的に整列して配置され、他
方のホール効果素子７０は第１のホール効果素子
７０から反時計方向にずらして配置されている。

ホール効果素子７０をこのように離間させるこ
とによつて各永久磁石の実効弧は転流の目的のた
めに広げられる。ホール効果素子７０を磁気的に
中性の空〓の角度的広がりに等しい距離だけ角度
的に離間させることによつて（または、もしこれ
らの空〓の広がりが異なつているならば、ホール
効果素子７０を最も広い空〓の角度的広がりに等
しい距離だけ離間させることによつて）、各永久
磁石の実効弧を180度電気角まで広げることがで
きる。

４極電動機と６極電動機の巻線は２つのグルー
プに分けられ、これらは第５図の回路によつて２
極電動機の２つの巻線が交互に付勢されるのと同
じ仕方で交互に付勢される。１つのグループの総
ての巻線は一緒に付勢される。第７図において巻
線４２ａと４２ｃは一方のグループを構成し、巻
線４２ｂと４２ｄは他方のグループを構成してい
る。巻線４２ａと４２ｃとを同時に付勢するため
第５図のトランジスタＱ３によつて両方を切り換
える。こうするには、巻線４２ａと４２ｃとを並
列に配置する（両巻線の一端をダイオード１０２
へ接続し、両巻線の他端をトランジスタＱ３のコ
レクタへ接続する）か、もしくは巻線４２ａと４
２ｃとを直列に配置する（一方の巻線の一端をダ
イオード１０２へ接続し、他方の巻線の一端をト
ランジスタＱ３のコレクタへ接続し、２つの巻線
の残りの端を相互に接続する）。巻線４２ｂと４
２ｄとを同時に付勢するには第５図のトランジス
タＱ３によつて両方を切り換えるのであるが、そ
うするには、巻線４２ｂと４２ｄとを直列もしく
は並列に配置する。同様に、第８図で巻線４２
ａ，４２ｃ，４２ｅは一方のグループを構成し、
これらはＱ３によつて切り換えられ、巻線４２
ｂ，４２ｄ，４２ｆは他方のグループを構成し、
これらはトランジスタＱ４によつて切り換えられ
る。同様に、色々な形態のロータ磁石を使用でき
る。例えば、各磁石対５０ａ，５０ｂの代りに１
本の磁石セグメントを用いてもよいし、或いは適
当に極性付けされたセグメントを有する連続リン
グ磁石を用いてもよい。更に、前記した様に、本
発明は、一般のロータ内側ステータ外側型電動機
構成、並びにそれと逆の構成にも適用できる。本
発明の機械及び電気装置のこれら及び他の変更が
本発明の範囲から逸脱せずに当業者に明らかとな
るであろうから、本発明は以上の説明に限定され
るものでなく、特許請求の範囲によつてのみ定め
られるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電動機の機械的構成を示した
電動機の部分断面図、第２図は第１図の２−２線
に沿つた本発明の電動機の簡単な縦断面図、第３
図は第１図の３−３線に沿つた本発明の電動機の
別の縦断面図であり、特に本発明のホール効果ス
イツチの向きを示した図、第４図は本発明に使用
できる型式の市販のホールスイツチを示した図、
第５図は本発明による整流回路の回路図、そして
第６図は第５図の回路の作動を説明するのに有用
な一連の波形図である。第７図は本発明を４極電
動機へ適用した実施例の、第２図と同じ断面図で
あり、そして第８図は本発明を６極電動機へ適用
した実施例の、第２図と同じ断面図である。 １０…フアン、１２…スパイダ（支持プレー
ト）、１４…ベンチユリ、１６…支柱、２０…ロ
ータ組立体、２２…ロータフレーム、２４…ハ
ブ、２６…ブレード、２８…シヤフト、３０…ス
テータ組立体、３２…アーバ、３４…ベアリン
グ、４０…ステータ積層体、４１…スロツト、４
１ａ−４１ｆ…ステータ磁極面、４２…ステータ
巻線、４３ａ−４３ｆ…ステータ減半径部分、４
４，４５…絶縁エンドキヤツプ、４６，４７…ブ
リツジ部材、５０…永久磁石、５２…管部材、６
０…印刷回路板、７０…ホール効果スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つのグループを構成している巻線をそれぞ
   れが一つづつ有する偶数の弧状の磁極を有し、少
   なくとも一つの磁極は半径が他の部分よりも小さ
   くなつている部分を有しているステータと、 180度電気角よりも小さい角度にわたり弧状に
   延びている磁極数と同数の永久磁石を備えるロー
   タと、 このロータの瞬時角位置に応じてステータ巻線
   への電流を切り換える半導体整流回路と、 この半導体整流回路と上記のステータ巻線とに
   接続された巻線付活スイツチング手段と を備え、上記の半導体整流回路は、上記の永久磁
   石間の中性間〓の角度的広がりとほぼ同じ角度だ
   け離して配置した２個のホール効果スイツチング
   手段を含み、これらのホール効果スイツチング手
   段は上記の巻線付活スイツチング手段にワイヤー
   ドオアの形で接続され、どちらかもしくは両方の
   ホール効果スイツチング手段がロータの一つの永
   久磁石の適正磁界に曝されるとき応答して上記の
   巻線付活スイツチング手段を介して一方のグルー
   プのステータ巻線を付勢し、両方のホール効果ス
   イツチング手段が共に適正磁界に曝されないとき
   には上記の巻線付活スイツチング手段を介して他
   方のグループのステータ巻線を付勢して、ロータ
   の永久磁石の実効弧を整流のため見掛け上延長し
   たことを特徴とするブラシ無しの直流電動機。