JPH04140036A - モータの駆動コイル - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明はモータの駆動コイルに係り、例えば、ブラシレ
スモータ等に用いて好適する空芯のモータ用駆動コイル
の改良に関する。

（ロ）従来の技術 一般的なブラシレスモータは、第６図に示すように、軸
受（１）、（２）を保持した軸受ハウジング（３）の外
周にステータヨーク（５）を固定し、このステータヨー
ク（５）上に形成した回路パターン（図示せず）に軸受
ハウジング（３）を囲むように複数の駆動コイル（７）
を環状に配置して接続し、軸受（１）、（２）に軸支さ
せたシャフト（９）の先端にねじ（１０）にて√２−タ
ヨーク（１１）を固定し、駆動コイル（７）に対面する
ように駆動マグネット（１３）をその√２−タヨーク（
１１）に配置するとともに、駆動マグネット（１３）の
回転位置を検出する複数のホール素子（１５）をステー
タヨーク（５）上に配置して回路パターンに接続した構
成を有していた。

しかも、駆動コイル（７）は、第７図に示すように、絶
縁被覆導線（１７）を複数層に枠型に整列巻きして中空
部（１９）を形成し、この中空部（１９）内にホール素
子（１５）を配置して回路パターンに接続している。

そして、駆動マグネット（１３）の回転位置に応じてホ
ール素子（１５）から出力される電気信号に基づいて複
数の駆動コイル（７）を順次切換え通電し、√２−タヨ
ーク（１１１を回転させている。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した駆動コイル（７）は、般に、断
面円形の絶縁被覆導線（１７）を複数層に枠型に整列巻
きしているので、各導線（１７）で囲まれた無駄な空間
（２１）が生し、占積率が制約されている。

本発明者は、駆動コイル（７）の遊び空間（２１）に着
目して本発明を完成させた。

本発明は、このような状況の下になされたもので、導線
間に生じる遊び空間を有効利用し、種々の特性を有する
モータの構成が可能な駆動コイルを提供するものである
。

（ニ）　課題を解決するための手段 このような課題を解決するために本発明のモタの駆動コ
イルは、第１の導線が複数層に整列巻きされた第１の巻
線と、この第１の導線の直径の１／２以下の直径を有す
る第２の導線がその第１の導線に囲まれた空隙及びその
外周に位置するように密接して巻かれた第２の巻線と、
を備えており、特に、それら第１及び第２の導線の直径
ｒ及びｒｏを ｒ’＝（ｌ−１）ｒ の関係に設定している。

（ホ）　イ乍用 このような手段を備えた本発明では、複数層に整列巻き
された第１の巻線を形成する第１の導線に囲まれた空隙
が、細い第２の導線で埋められて占積率が向上するし、
第１及び第２の巻線の結線構成によって種々の特性が得
られる。

しかも、それら第１及び第２の導線の直径ｒ及びｒ“を ｒｏ　＝（√２−１）ｒ の関係に設定すれば、最も占積率が向上する。

（へ）　実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る駆動コイルの一実施例を示す半断
面図であるが、便宜上、既に簡単に説明した第６図のブ
ラシレスモータから説明する。

軸受ハウジング（３）の中空部には、オイルレスメタル
からなる軸受（１１、（２）が共軸的に保持されており
、軸受ハウジング（３）の外周に設けたフランジに載置
するようにしてステータヨーク（５）が固定されている
。

このステータヨーク（５）上には図示しない回路パター
ンが絶縁層を介して形成されており、中空部（１９）を
有する枠型の複数の駆動コイル（７）が軸受ハウジング
（３）を囲むように環状に配置され、リード線が回路パ
ターンに接続されている。

駆動コイル（７）は、第１図及び第２図に示すように、
直径ｒを有する絶縁被覆された断面円形の第１の導線（
１８ａ　）を複数層に整列巻きしてなる第１の巻線（８
ａ）と、第１の導線（１８ａ　）の直径ｒよりも小さい
直径ｒ°を有する絶縁被覆された断面円形の第２の導線
（１８ｂ　）を第１の導線（１８ａ）で囲まれた遊び空
間及び第１の導線（１８ａ　ｌの外周に位置するように
密接して巻いてなる第２の巻線（８ｂ）から形成されて
いる。

これら第１及び第２の導線の直径ｒ、ｒ°はｒ’＝（√
２−１）ｒ の関係に設定されており、第１の導線（１８ａ）で囲ま
れた遊び空間は第２の導！　ｆ１８　ｂ　ｌでほぼ埋め
られている。

第６図に戻って、軸受（１）、（２）に軸支させたシャ
フト（９）の先端にはカップ状の√２−タヨーク（１１
）がねじ（１０）にて固定され、この√２−タヨーク（
１１）には駆動コイル（７）に対面するような環状の駆
動マグネット（１３）が配置されている。この駆動マグ
ネット（１３）は、周方向に隣接する磁極が交互に異極
となるように複数極に着磁されている。

駆動コイル（７）の中空部（１９）内には、駆動マグネ
ット（１３）の回転位置を検出する位置検出素子として
のホール素子（１５）が配置されて回路パターンに半田
付けされている。なお、符号（４）は、スラスト受板で
ある。

このような構成の駆動コイル（７）を、例えば３個スタ
ー結線した場合のブラシレスモータの特性を第３図乃至
第５図を参照して説明する。

第３図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１の巻線（８ａ）
及び第２の巻線（８ｂ）を３個スター結線した場合の結
線図である。そして、第３図（Ｃ）は、これらスター結
線された第１の巻線（８ａ）、第２の巻線（８ｂ）を電
機子コイルとして用いたブラシレスモータの特性を示す
図である。

第３図（Ｃ）において、第１の巻線（８ａ）と第２の巻
線（８ｂ）の巻き数が等しい時、第３図（ａ）の電機子
コイルを用いたブラシレスモータの電流・トルク特性を
■、回転数・トルク特性を■とすると、第３図（ｂ）の
電機子コイルを用いたブラシレスモータの電流・トルク
特性は■となり、回転数・トルク特性は■となる。ここ
で、第３図（ａ）の電機子コイルを用いたブラシレスモ
ータの起動電流（最大電流）Ｉｌと、第３図ｆｂ）の電
機子コイルを用いたブラシレスモータの起動電流■２と
の比は、前述した２つのコイルの直径の関係から Ｉ、　：　Ｉ。＝１　：　　＜　５−１＞　２であり、
同様に、第３図の電機子コイルを用いたブラシレスモー
タの起動トルク（最大トルク）ＴＩと第３図（ｂ）の電
機子コイルを用いたブラシレスモータの最大トルクＴ２
との比も ＴＩ：Ｔ２＝１　：　　（Ｂ−１＞　２である。なお、
第１の巻線（８ａ）と第２の巻線（８ｂ）とは巻数が等
しいので発電定数（逆起電力定数）が等しいから無負荷
回転数Ｎ１は同じである。

第４図（ａ）は、第１の巻線（８ａ）と第２の巻線（８
ｂ）とを１個ずつ直列に接続したものを３組スター結線
して、電機子コイルとしたときの結線図であり、第４図
（ｂ）は、第４図（ａ）の電機子コイルを用いたブラシ
レスモータの特性を示す図である。

この第４図（ｂ）において、■と■は第３図（Ｃ）の■
、■と同じもので、第１の巻線（８ａｌのみの電機子コ
イルを用いたときの電流・トルク特性及び回転数・トル
ク特性を示している。第４図（ａ）の電機子コイルの電
流・トルク特性は■であり、回転数・トルク特性は■で
ある。第４図（ａ）の電機子コイルでは、第１の巻線（
８ａ）と第２の巻線（８ｂ）とが直列に接続されている
ので、発電定数は第３図（ａ）の電機子コイルの２倍に
なるから、無負荷回転数Ｎ２は、Ｎ１の１／２倍となる
。また、起動電流Ｉ３は、電機子コイルの線間抵抗が１
÷１７（■−１）２・４＋２■倍となるので印加電圧を
一定とすると、■。

に対してはｔ／（４＋２ｉ）・（２−ｆｉ）７４倍とな
る。また、起動トルクＴ３は、発電定数が２倍になった
ことと起動電流が（２−■）７４倍になったことから、
Ｔ１に対して（２−■）７２倍となる。

第５図（ａｌは、第１の巻線（８ａ）と第２の巻線（８
ｂ）とを１つずつ並列に接続したものを３組スター結線
して構成した電機子コイルを示す結線図であり、第５図
（ｂ）は、この電機子コイルを用いたブラシレスモータ
の特性を示す図である。

第５図（ｂｌにおいて、■は、第５図（ａ）の電機子コ
イルを用いたブラシレスモータの電流・トルク特性を示
し、■は、その回転数・トルク特性を示している。なお
、■、■は、第４図（ｂ）と同様である。

第５図（ａ）の電機子コイルでは、第１の巻線（８ａ）
と第２の巻線（８ｂ）とが並列に接続されているから、
発電定数は第３図（ａ）の電機子コイルと同じなので、
無負荷回転数Ｎ、は変わらない、線間抵抗は、第３図（
ａ）の電機子コイルの（２＋’ｉｌ／４倍となるので、
起動電流Ｉ４はＴ１に対して４／（２＋ｉ）・４−２ｆ
２倍となり、起動トルクＴ４もＴ１に対して４−２２倍
となる。

以上説明したように本発明の駆動コイルを用いれば、１
種類のコイルで、その結線方法を変えることにより、種
々の特性のモータを構成することができる。また、第１
の巻線（８ａ）または第２の巻線（８ｂ）のいずれかを
制動用（ブレーキ用）コイルとして構成することも可能
であるし、モータの回転によって誘起される逆起電圧の
信号を、周波数信号として速度制御用に利用することも
可能である。

（ト）　　発明の詳細 な説明したように本発明は、複数層に整列巻きされた第
１の巻線における第１の導線に囲まれた空隙に、この第
１の導線の直径の１／２以下の直径を有する細い第２の
導線からなる第２の巻線が一緒に巻かれてなるから、導
線間における無駄な遊び空間の有効利用が可能となる。

さらに、第１の巻線と第２の巻線の結線方法を変えるこ
とにより、１種類のコイルで種々の特性のモータを構成
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るモータの駆動コイルの一実施例を
示す半断面図、第２図は第１図の駆動コイルの要部拡大
図、第３図は本発明の詳細な説明するための図で（ａ）
、（ｂ）はそれぞれ第１及び第２の巻線の結線図、（Ｃ
）は（ａ）、（ｂ）のコイルを用いたモータの特性図、
第４図及び第５図は本発明の詳細な説明するための図で
第４図（ａ）、第５図（ａ）は結線図、第４図（ｂ）、
第５図（ｂｌは特性図、第６図は一般的なブラシレスモ
ータを示す半断面図、第７図は従来のモータの駆動コイ
ルを示す半断面図である。 （ＩＮ２）・・・軸受、（３）・・・軸受ハウジング、
（４）・・・スラスト受板、（５）・・・ステータヨー
ク、（７）・・・駆動コイル、（８ａ）・・・第１の巻
線、（８ｂ）・・・第２の巻線、（９）・・・シャフト
、（１０）・・・ねじ、　　（１）１・・・√２−タヨ
ーク、（１３）・・・駆動マグネット、（１５）・・・
位置検出素子（ホール素子）、（１７）・・・導線、（
１８ａ）・・・第１の導線、（１８ｂ）・・・第２の導
線、（１９）・・・中空部、（２１）・・・遊び空間。 出願人　三洋電機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣（外２名） 第 図 第 レコ 第 図 （ＩＪ　） トルク 第 図 第 図 ｄ 第 区 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の導線が複数層に整列巻きされた第１の巻線
   と、 前記第１の導線の直径の１／２以下の直径を有する第２
   の導線が、前記第１の導線に囲まれた空隙及びその外周
   に位置するように密接して巻かれた第２の巻線と、 を具備することを特徴とするモータの駆動コイル。
2. （２）前記第１及び第２の導線の直径をそれぞれｒ及び
   ｒ’としたとき、これらの直径が ｒ’＝（√２−１）ｒ の関係に設定されてなる請求項（１）項記載のモータの
   駆動コイル。