JPH03868Y2

JPH03868Y2 -

Info

Publication number: JPH03868Y2
Application number: JP5060481U
Authority: JP
Priority date: 1981-04-08
Filing date: 1981-04-08
Publication date: 1991-01-11
Also published as: JPS57163185U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は形態の大きさの割に大きな出力を得る
ことができる直流ブラシレスモータに関するもの
である。

例えば、扁平型直流ブラシレスモータは、第１
図に示されているように、固定子Ｓを構成するコ
イルＬと、回転軸２と一体に、かつ、コイルＬに
対向して保持された回転子Ｒを形成する永久磁石
（以下、「マグネツトロータ」という）Ｍとによつ
て構成されている。しかし、従来のこの種の扁平
型直流ブラシレスモータは効率が悪く、モータの
形態の大きさに比べて大きな出力を得ることがで
きなかつた。それは次のような理由によるもので
ある。まず、この種従来のモータの一例として
は、第２図に示されているように、６極に着磁さ
れたマグネツトロータＲと、このロータＲに対向
して等間隔に配置された２相分計４個のコイル
La，Lb，Lc，Ldとを有してなるものがあるが、
この例では、ロータＲの回転角を検出してこれに
応じて各コイルに流す電流を制御するための位置
検出素子H₁，H₂を相隣接する２つのコイルに重
なるような関係位置に設けざるを得ない。従つ
て、位置検出素子H₁，H₂を配置するためには固
定子ＳとマグネツトロータＲとの間のギヤツプＷ
（第１図参照）を大きくとる必要があり、その分
だけ効率が悪く、出力が低下する欠点がある。

また、第３図の例は、８極に着磁されたマグネ
ツトロータＲと、このロータＲに対向して回転中
心に対し67.5゜の相互間隔をおいて配置された４
個のコイルLa，Lb，Lc，Ldとを有してなるもの
であつて、この例によれば位置検出素子H₁，H₂
をコイルLaとコイルLdとの間の挾間に配置する
ことができ、よつて、マグネツトロータＲと固定
子ＳとのギヤツプＷを小さくすることが可能であ
るが、上記コイルLaとLdの挾間ｌがきわめて大
きくなる。しかもこの挾間ｌ内に他のコイルを配
置しようとしても、物理的に配置不可能であり、
あるいは各相が同数のコイルにならず回転が不可
能か又は不安定になつてしまうから、挾間ｌに他
のコイルを配置することは不可能である。従つ
て、上記挾間ｌが生ずる分だけ効率が低下し、出
力も低下する欠点がある。

本考案の目的は、マグネツトロータと固定子と
の間のギヤツプを小さくし、かつ、複数のコイル
相互間に生ずる無駄な挾間を小さくすることによ
つて、小型で出力の大きい直流ブラシレスモータ
を提供することにある。

以下、第４図乃至第８図によつて本考案を説明
する。

第４図において、マグネツトロータＲは10極に
着磁されており、これに対して固定子コイルは
A₁，B₁，A₂，B₂，A₃，B₃の６個でなり、この
６個のコイルがこの順に回転中心に対し機械的に
54゜ずつずらして重畳させることなく配置されて
いる。コイルA₁，A₂，A₃は第１の相をなしてお
り、このうちコイルA₂のみが逆向きに巻かれ、
かつ、A₁，A₂，A₃の順に直列に接続されてい
る。また、コイルB₁，B₂，B₃は第２の相をなし
ており、このうちコイルB₂のみが逆向きに巻か
れ、かつ、B₁，B₂，B₃の順に直列に接続されて
いる。位置検出素子H₁，H₂はホール素子等を用
い、コイルA₁とコイルB₃との間に設けた挟間内
に配置され、回転中心点に対し相互間を機械的に
18゜ずらし、かつ、検出素子H₁はコイルA₁の中心
から機械的に36゜ずらし、また、検出素子H₂はコ
イルB₃の中心から機械的に36゜ずらした位置とす
る。

この実施例では位置検出素子H₁，H₂の磁極検
出作動に基づいて各相のコイルに次の如く通電す
ることによりマグネツトロータＲが連続回転す
る。いま、図示のように第１相のコイルA₁，A₂，
A₃がマグネツトロータＲの磁極の境界部と対向
し、また、第２相のコイルB₁，B₂，B₃がマグネ
ツトロータＲの磁極の中心と対向しているものと
すると、まずコイルA₁，A₂，A₃に所定の向きの
直流を供給することによりこの各コイルとマグネ
ツトロータＲとの間で同一の向きのトルクを生起
し、ロータＲが所定の向きに回転する。ロータＲ
が所定角度（18゜）回転するとこれを位置検出素
子H₁，H₂が検出するから、これに基づいて第１
相のコイルA₁，A₂，A₃への給電を絶つと共に第
２相のコイルB₁，B₂，B₃へ所定の向きの直流を
供給して同じ向きのトルクを生起させる。これに
よつてロータＲがさらに所定角度回転（18゜）す
るとこれを位置検出素子H₁，H₂が検出するか
ら、これに基づいて第２相のコイルB₁，B₂，B₃
への給電を絶つと共に、第１相のコイルA₁，A₂，
A₃に対して前回と逆向きの直流を供給して前回
と同じ向きのトルクを生ぜしめる。これによつて
ロータＲがさらに所定角度（18゜）回転すると、
検出素子H₁，H₂が検出作動するから、これに基
づきコイルA₁，A₂，A₃への給電を絶つと共にコ
イルB₁，B₂，B₃に前回と逆向きの直流を供給し
て同じ向きのトルクを生ぜしめる。以上のような
動作を連続して行なわせることによりロータＲが
連続回転することになる。

以上述べた実施例から明らかな通り、位置検出
素子H₁，H₂はコイルA₁とコイルB₃との間に設け
ることができ、コイルと重ねて設ける必要はない
から、ロータＲと固定子との間のギヤツプを小さ
くすることができ、効率の低下を防止することが
できる。また、コイルを６個用いることができる
ため、固定子全体の大部分をコイルによつて占有
することができ、コイルA₁とコイルB₃との間の
間隔を狭くすることができるから、この点からも
効率が向上することになり、上記ギヤツプを小さ
くすることができることと相俟つて、形態が小さ
い割に大きな出力を得ることが可能である。

因に、位置検出素子を配置可能なスペースは、
360−（54×６）＝36（゜）の範囲であり、残りの90
％のスペースを駆動コイルが占めることになるか
ら、従来の直流ブラシレスモータに比べてスペー
スの利用率を大幅に向上させることができ、よつ
て、一定の大きさに対して出力が大きくなること
がわかる。また、各相の駆動コイルのうち中間に
位置する駆動コイルの巻回方向を他の駆動コイル
の巻回方向とは逆向きにしたため、漏洩磁束が互
いに相殺され、特に、近傍に回転速度検出用のコ
イルを配置した場合は、回転速度検出信号への影
響が防止され、回転速度検出信号のＳ／Ｎが向上
するという効果もある。

本考案によればまた、第５図に示されているよ
うに、位置検出素子H₁，H₂の配置部の余裕空間
を利用して、速度検知用の周波数発電コイルｆを
配置することも可能である。即ち、周波数発電コ
イルｆは微弱な電流しか流れず、細い線を巻き回
して構成されるため、トルク発生用のコイルA₁，
B₁等よりも嵩張ることがないから、コイルｆと
検出素子H₁，H₂を重ねて設けても検出素子H₁，
H₂が部分的に突出するというようなこともなく、
ロータＲと固定子との間のギヤツプが大きくなる
こともないからである。

また、第６図のように、２回路の切換スイツチ
SWを用いてコイルA₁，A₂，A₃とコイルB₁，B₂，
B₃の総てに通電する場合とコイルA₁，A₂及びコ
イルB₁，B₂だけに通電する場合とを選択するこ
とができるようにしておけば、後者の方が前者よ
りも高速回転を得ることができ、もつて、特別な
制御回路を用いることなく簡単な回路構成によつ
て二つの速度を得ることが可能である。

第７図及び第８図は速度検出用コイルを有する
ものの他の例を示すものである。第７図は速度検
出用周波数発電機の固定子６を示しており、モー
タの固定子に重ねるべく部分円弧状に形成した薄
い絶縁基板４上に導電パターン５を形成したもの
で、導電パターン５は半径方向の多数のパターン
とこれらを直列に繋ぐ円周方向のパターンとから
なる。この周波数発電機の固定子６は第８図のよ
うに固定子コイル上にかぶさるように配置するの
であるが、その位置は、図示のようにコイルB₁，
A₂，B₂，A₃上にかぶさるようにしてもよいし、
コイルA₁，B₁，A₂，B₂上にかぶさるように、又
はコイルA₂，B₂，A₃，B₃上にかぶさるようにし
てもよい。このように構成することにより、マグ
ネツトロータＲの回転に伴い、導電パターン５に
回転速度に応じた周波数の信号が生起するから、
これを速度制御用信号として利用することができ
る。そして、発電コイルとみなすことができる導
電パターン５は各相それぞれ２個合計４個のコイ
ルと重なつており、かつ、各相の２個のコイルは
相互に巻回方向が逆になつているので、駆動用コ
イルに生ずる磁束変化は相互に打消され、発電用
導電パターン５に影響を与えることがなく、Ｓ／
Ｎ比の良い速度信号が得られる。また、第５図の
ようなコイルｆを用いる場合よりも周波数の高い
速度信号を得ることができる。

尚、上述の実施例は駆動コイルとマグネツトロ
ータを面対向させた扁平型直流ブラシレスモータ
の例になつていたが、両者を周方向に対向させた
形式の直流ブラシレスモータであれば必ずしも扁
平型でなくてもよいことは勿論である。

本考案によれば、マグネツトロータの磁極を検
出する位置検出素子を、一つの駆動コイルと他の
駆動コイルとの挟間に配設することが可能である
から、ロータと同固子との間のギヤツプを小さく
することが可能であり、しかも、複数の駆動コイ
ル相互間の挟間を小さくすることが可能であるか
ら、小型で出力の大きい直流ブラシレスモータを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は扁平型直流ブラシレスモータの一例を
示す縦断面図、第２図は従来の扁平型直流ブラシ
レスモータの一例を概念的に示す底面図、第３図
は従来の扁平型直流ブラシレスモータの他の例を
概念的に示す底面図、第４図は本考案の実施例を
概念的に示す底面図、第５図は本考案の他の実施
例を概念的に示す底面図、第６図は本考案に用い
ることができるコイルの接続の一例を示す線図、
第７図は本考案に用いることができる周波数発電
コイルの一例を示す斜面図、第８図は同上発電コ
イルを用いた本考案の実施例を示す底面図であ
る。 A₁，A₂，A₃，B₁，B₂，B₃……駆動コイル、
Ｒ……マグネツトロータ、H₁，H₂……位置検出
素子、５……導電パターン。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

多極着磁したマグネツトロータと、このマグネ
ツトロータに対向して配置した複数の駆動コイル
を有する固定子と、上記マグネツトロータの磁極
を検出する２個の位置検出素子と、この検出素子
の出力で上記駆動コイルへの通電を制御する駆動
回路を備えた直流ブラシレスモータにおいて、前
記マグネツトロータは10極とし、前記複数の駆動
コイルは６個としてこれを第１番目から第６番目
まで機械的角度を略54゜ずつ順次ずらして重畳さ
せることなく配置すると共に、第１、第３、第５
番目の駆動コイルを一方の相とし、第２、第４、
第６番目の駆動コイルを他方の相とし、各相の駆
動コイルのうち中間に位置する駆動コイルの巻回
方向を他の駆動コイルの巻回方向とは逆向きに
し、各駆動コイルによつて発生するトルクの向き
が同一になるように各駆動コイルへの通電方向を
定め、前記２個の位置検出素子は上記第６番目の
駆動コイルと第１番目の駆動コイルとの挟間内に
配設してなる直流ブラシレスモータ。