JPH0370460A - 偏平ブラシレスモータ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステータコアの外周面とロータマグネットの
内周面をエアギャップを介して対向させた周対向型の偏
平ブラシレスモータの構造に関する。

〔従来の技術〕

スピンドルモータ等の偏平ブラシレスモータとして、ハ
ウジング内に軸（スピンドル）を回転自在に軸支し、前
記ハウジングに放射状のステータコアを固定するととも
に該ステータコアの各突極部にコイルを巻装し、前記軸
にロータヨークおよびロータマグネットから戒る外転式
のロータを固定して構成される周対向型の偏平ブラシレ
スモータが、例えば、特開昭６４−１９９４９号に開示
されている。

この種のブラシレスモータにおけるコイルの駆動巻線方
式としては、一般に３相巻きが採用されている。

上記構成の偏平ブラシレスモータは、レーザーディスク
のスキャナー等の精密機器を高精度で回転駆動するのに
適したものである。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕前述のような偏
平ブラシレスモータにおいては、これを搭載する精密機
器の小型軽量化に呼応して、相変わらず薄型化および高
トルク化が要請されている。

従来の周対向型の偏平ブラシレスモーフにあっては、一
般に、ステータコアの突極部の数とロータマグネットの
磁極数は６と４（６スロツト、４極）が採用されており
、円周方向の磁束分布を均一にしてコギングトルクを低
く抑えるという点では、未だ不充分であり、特に低回転
時に回転ムラが生じるという課題があった。

さらに、円周方向の磁束分布の強弱の差が大きいことか
ら、１回転当たりの磁束エネルギーに限界があり、高出
力を維持しながらさらに薄型化を図ることはほとんど実
施できなかった。

また、薄型化を満足させながら高トルクを得ることが困
難なため、薄型のままでは起動や回転方向切換えの際の
立上がり性が不充分であるという課題もあった。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもの
であり、低コギング化により回転ムラを無くすことがで
きるとともに、高トルクを保ちながらさらに薄型化を図
り得る偏平ブラシレスモーフを提供することを目的とす
る。

〔課題解決のための手段〕

本発明は、ハウジング内に軸を回転自在に軸支し、前記
ハウジングに放射状のステータコアを固定するとともに
該ステータコアの各突極部にコイルを巻装し、前記軸に
ロータヨークおよびロータマグネットから戒る外転式の
ロータを固定して成る偏平ブラシレスモータにおいて、
コイルの駆動巻線方式を３相とし、ｎを整数として、前
記突極部の数は３　（２ｎ　＋１）に、前記マグネット
のｉｕｉ数は３（２ｎ＋１）＋１にそれぞれ設定され、
かつ、各相ごとに全てのコイルが隣合うように配置され
るとともに、隣合うコイルの巻き方向は逆向きに設定さ
れており、さらに、前記ステータコアの突極部の外周面
積と巻線部の断面積との比を２〜４に選定する構成によ
り、低コギング化とともに、薄型化および高トルク化を
図り得る偏平ブラシレスモータを提供するものである。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明による偏平ブラシレスモータの一実施例
の中央縦断面図であり、第２図は第１図中の線■−Ｈに
沿った横断面図である。

第１図および第２図において、ハウジング（軸受ハウジ
ング）ｌの中心部には、軸受２．２を介して、軸（スピ
ンドル〉３が回転自在に軸支されている。

ハウジングｌの外周には、放射状のステータコア４が固
定されており、該ステータコア４には所定数のコイル９
が巻装されている。

第３図は前記ステータコア４およびコイル９の部分斜視
図である。

このステータコア４は打抜き鋼板を積層して構成され、
その円周方向等間隔の位置に複数の突極部５が形成され
ている。各突極部５の間にはスロット（溝）６が形成さ
れている。

各突極部５は巻線部７と先端拡大部８を有し、巻線部７
に前記コイル９が巻装されている。

一方、前記軸３の一端部には、カップ状のロータヨーク
１０が固定され、該ロータヨーク１０の周囲の内面には
環状のロータマグネット１１が固定されており、これら
ロータヨーク１０およびロータマグネッ）１１によって
外転式のロータが構成されている。

第４図はロータの斜視図である。

前記ロータマグネッ１１１は、永久磁石から成り、円周
方向に複数の磁極（Ｎ極、Ｓ極）が形成されている。

前記ハウジングｌには、前記ステータヨーク４と平行に
、前蓋１２が固定されている。

この前蓋１２の内面（ロータマグネットｌｌ側の面）に
は、回路基板１３が接合されている。

第５図は前記前１１２の内面側の斜視図である。

前記回路基板１３には、前記ロータマグネット１１の磁
極を検出するためのホール素子１４、並びに該ホール素
子１４の出力信号に応じて各コイル９に順次電流を流し
ていく駆動回路等が設けられている。

前記コイル９の励磁には３相巻線方式（Ｕ、Ｖ、Ｗ）が
採用されている。

第６図は各コイル９の結線状態を示す図である。

そこで、本発明によれば、ハウジング１内に軸３を回転
自在に軸支し、前記ハウジング１に放射状のステータコ
ア４を固定するとともに該ステータコア４の各突極部５
にコイル９を巻装し、前記軸３にロータヨーク１０およ
びロータマグネット１１から成る外転式のロータを固定
して成る偏平ブラシレスモーフにおいて、コイル９の駆
動巻線方式を３相とし、ｎを整数として、前記突極部５
の数は３（２ｎ　＋１）に、前記マグネット１１の磁極
数は３（２ｎ＋１）＋１にそれぞれ設定され、かつ、各
相ごとに全てのコイル９が隣合うように配置されるとと
もに、隣合うコイル９の巻き方向は逆向きに設定されて
おり、さらに、前記ステータコア４の突極部５の外周面
積と巻線部の断面積との比を２〜４に選定する構成の偏
平ブラシレスモーフが提供される。

前記ロータマグネット１１としては、フェライトあるい
は磁性粉混入のプラスチックマグネットまたはラバーマ
グネットが使用される。

上記構成の偏平ブラシレスモーフによれば、まず、コイ
ル９の駆動巻線方式を第６図に示すように３相（Ｕ、■
、Ｗ）とし、前記突極部５の数（コイル９の数およびス
ロット６の数とも同じ）は、ｎを整数として、３　（２
ｎ　＋　１）個に設定される。

すなわち、１相当たり（２ｎ　＋　ｌ）個のコイルが直
列に接続される。

したがって、突極部５の数は、ｎ”　１の最小の時で９
個、ｎ＝２の時で１５個、ｎ＝３の時で２１個と、６個
づつ増加する級数から選択される。

この突極部５（コイル９）の数は、後述するコイル９の
巻き状態および結線状態と相関関係を有している。

なお、第６図には、ｎ＝１でコイル９の数が９個の場合
を示す。

一方、上記突極部５と相対向するロータマグネット１１
の磁極数は、ｎを整数として３（２ｎ＋１）＋１に設定
される。すなわち、Ｎ極とＳ極とを合わせた合計の磁極
数が前記コイル９の数より１個だけ大きい数に設定され
ている。

本発明では、このように、最少磁路数の場合でも、突極
数（スロット数）９、磁極数１０に設定され、従来のこ
の種のモータにおける６スロツト、４磁極の構造に比べ
、磁路数が格段に多く、かつ突極数と磁極数との差を最
少に設定したので、磁束エネルギーを容易に増大させて
高出力化を図り得るとともに、磁束分布が一層均一にな
り、コギングトルクというトルクムラが低減され、特に
低速回転時の回転ムラを無くすことができた。

また、前述のように、磁路数を増大させることにより容
易に磁束エネルギーを増大させ得るので、他の条件が同
じであれば出力トルクの向上を図ることができ、逆に所
定の出力トルクを確保する場合には、モータの薄型化を
さらに進めることが可能になった。

例えば、ステータコア４の外径が４０ｔｍ〜８０履の時
、該ステータコア４の厚さＴを４ＩＩＩＩ〜８腸の範囲
まで薄くすることが可能となり、従来構造に比べ、厚さ
を約２０〜３０％減少させることができた。

この場合、ステータコア４の突極部５の形状、寸法につ
いては、先端拡大部８の外周面積と巻線部７の断面積と
の比が、従来構造より小さ目の値である２〜４に選定さ
れ、漏洩磁束を減らしてエネルギー損失を防止すること
により高トルク化を達成し得るとともに、円周方向の磁
束分布を揃った状態に維持することにより低コギング化
を図り得る構成となっている。

さらに、第６図のコイル巻線に示すように、本発明のモ
ータのコイル９では、Ｕ、、ＶｌＷの各相のそれぞれに
おいて、全てのコイル（図示の例では３個づつ）が隣り
合うように配置されるとともに、隣り合うコイルの巻き
方向を逆向きに設定したので、相ごとのコイルを１つ置
きまたは２つ置きに配置する従来構造に比べ、１回転ご
との出力トルクのピーク値を高めることができ、起動時
や切換え時の立上がり性に優れた偏平ブラシレスモータ
を得ることができた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、ハウ
ジング内に軸を回転自在に軸支し、前記ハウジングに放
射状のステータコアを固定するとともに該ステータコア
の各突極部にコイルを巻装し、前記軸にロータヨークお
よびロータマグネットから成る外転式のロータを固定し
て成る偏平ブラシレスモーフにおいて、コイルの駆動巻
線方式を３相とし、ｎを整数として、前記突極部の数は
３（２ｎ＋１）に、前記マグネットの磁極数は３（２ｎ
＋１）＋１にそれぞれ設定され、かつ、各相ごとに全て
のコイルが隣合うように配置されるとともに、隣合うコ
イルの巻き方向は逆向きに設定されており、さらに、前
記ステータコアの突極部の外周面積と巻線部の断面積と
の比を２〜４に選定する構成にしたので、低コギングで
、しかも高出力を保ちながら、薄型化を図り得る偏平ブ
ラシレスモータが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による偏平ブラシレスモーフの一実施例
の縦断面図、第２図は第２図中の線■−■に沿った横断
面図、第３図は第１図中のステータコアおよびコイルの
部分斜視図、第４図は第１図中の軸およびロータの斜視
図、第５図は第１図中の前蓋の内側斜視図、第６図は第
２図中の各コイルの結線状態を示す配線図である。 １−・−・・−・ハウジング、３−・・−軸（スピンド
ル）、４　＝−・・−ステータコア、５−・・−・−突
極部、７・−・・−・巻線部、８・・−・・先端拡大部
、９−・−−−−−コイル、１０−・−・−・ロータヨ
ーク、１１−・・−・ロータマクネット、Ｄ−・−−・
−ステータコアの外径、Ｔ・・−一−−−ステータコア
の厚さ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジング内に軸を回転自在に軸支し、前記ハウ
   ジングに放射状のステータコアを固定するとともに該ス
   テータコアの各突極部にコイルを巻装し、前記軸にロー
   タヨークおよびロータマグネットから成る外転式のロー
   タを固定して成る偏平ブラシレスモータにおいて、コイ
   ルの駆動巻線方式を３相とし、ｎを整数として、前記突
   極部の数は３（２ｎ＋１）に、前記マグネットの磁極数
   は３（２ｎ＋１）＋１にそれぞれ設定され、かつ、各相
   ごとに全てのコイルが隣合うように配置されるとともに
   、隣合うコイルの巻き方向は逆向きに設定されており、
   さらに、前記ステータコアの突極部の外周面積と巻線部
   の断面積との比を２〜４に選定することを特徴とする偏
   平ブラシレスモータ。