JPH0432629B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は円滑に始動できるようにしたブラシレ
スモータに関する。

〔従来の技術〕

モータの停止時において、ロータは、ステータ
との関係で磁気的に最も安定した関係位置に位置
されて停止するので、始動時において上記の磁気
的安定性が抵抗となつて、円滑に始動できない傾
向がある。

そこで、従来第１１図に例示するような直流ブ
ラシレスモータが知られている。図中１はステー
タコアで、これは４個の相極２とこれら相極２相
互間に位置する４個の補助突極３とを一体に有
し、各相極２には夫々相巻線４が巻付けられてい
る。また、５はロータで、その周部をなすロータ
マグネツト６は交互にＮ極，Ｓ極に着磁されてい
るとともに、無励磁極０を有している。

このモータは、その停止時にロータマグネツト
６の例えばＮ極の中心線が相極２の中心線に対し
て位置ずれするようにして磁気的に安定させるこ
とができ、これにより始動性を改善できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このモータによれば、補助突極３は電
磁石となつていないので、相極２の励磁の際に補
助突極３を中心とする磁場がロータ５の回転を妨
げる働きをして、回転むらが発生し効率が悪くな
り易いという問題がある。これとともに、補助突
極３を設けた分だけスロツトエリアが減少し、か
つ、コイルスペース（従つて、回転トルクの大き
さを決める相巻線４の巻数）も減少するものであ
り、しかも補助突極３は相巻線４の巻線作業の邪
魔になるという問題もあつた。したがつて、これ
らを改善できるようなスロツトエリヤを確保する
ためにはステータコアを大きくしなければならな
かつた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するとともに、スロツト開
口部の影響による空隙磁束の脈動を緩和するため
の手段として本発明のブラシレスモータは、ステ
ータコアの各相極を同時に励磁される２個の分割
極により夫々形成し、これら２個の分割極のうち
回転方向側に位置される一方の分割極は、他方の
分割極から離れるにつれて断面積を増やして、上
記他方の分割極よりも大きな断面を有する構成と
したものである。

〔作用〕

このブラシレスモータによれば、その停止時
（無励磁時）にロータは、そのロータマグネツト
の各極の中心が、ステータコアの各相極における
２個の分割極のうち断面が大きく、回転方向側に
位置された一方の分割極に夫々近ずけられて磁気
的に安定される。このため、ロータマグネツトの
各極の中心線はステータコアの各相極の中心線に
対して、回転方向側へ進んで位置される。つま
り、このような位置ずれにもとずく自起動用デイ
テントの形成によつて、従来のような補助突極を
設けることなく、したがつてスロツトエリアおよ
びコイルスペースの減少を防止して、モータの始
動性を改善できるとともに、効率も向上できるも
のである。さらに、断面が大きい一方の分割極に
おける断面の変化によつて、各相極における２個
の分割極はこれらの間のスロツト開口部を挟んで
徐々に断面の厚みが変わり、急激に断面の厚みが
変化することがないため、上記開口部の影響によ
る空隙磁束の脈動を緩和して、誘起電圧に含まれ
る高周波脈動成分を除去できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第１０図
を参照して説明する。

第２図中１１は装着鍔１２を有した金属製のモ
ータ本体で、その中心部には出力軸１３が軸受１
４を介して回転自在に取付けられている。出力軸
１３はモータ本体１１を厚み方向に貫通して設け
られている。この出力軸１３には負荷接続部１５
が連結され、この接続部１５には磁気デイスク等
の負荷が装着されるようになつている。なお、第
２図中１６は負荷接続用のマグネツトである。

出力軸１３の負荷接続部１５を取付けた側と反
対の端部には連結部材１７が固定され、この部材
１７にはロータ１８がねじ１９で固定されてい
る。ロータ１８は本実施例がアウタ・ロータ形で
ある関係から円盤形状のロータヨーク２０の内周
縁に、フエライト磁石等からなるリング状のロー
タマグネツト２１を装着して形成されており、そ
のマグネツト２１は例えば４極に着磁されてい
る。なお、ロータマグネツト２１はその極毎に独
立した永久磁石片で形成してもよいとともに、そ
の極数を任意に定め得ることは勿論である。

上記モータ本体１１にはステータ２２が取付け
られている。ステータ２２は、周囲にロータマグ
ネツト２１の内周面に対向され、かつ、ロータマ
グネツト２１の極数と同じ数の相極２３を突設し
てなるステータコア２４と、各相極２３にバイフ
アイラ巻きに巻いた相巻線２５とで形成されてい
る。

上記各相極２３は、相巻線２５により同時に励
磁される２個の分割極２６，２７で夫々形成され
ている。これとともに、これら隣り合う２個の分
割極２６，２７のうち回転方向側に位置される分
割極２６は、他の分割極２７から離れるにつれて
ステータコア２４の径方向に沿う断面積を増やし
て、上記分割極２７よりも大きな断面を有してい
る。なお、第１図中矢印はロータ１８の回転方向
を示している。

そして、このような断面の変化は、例えば第３
図および第６図に示すような数種類のコア板２
８，２９を、夫々少なくとも一枚以上積重ねて組
合わせることにより設けることができる。つま
り、図示の例では第３図に示したコア板２８を３
枚、第６図に示したコア板２９を３枚積重ねた場
合である。コア板２８は、各相極２３の一方の分
割極２６を構成する略Ｔ字状の極構成部２６ａお
よび他方の分割極２７を構成する略Ｔ字状の極構
成部２７ａを交互に有し、かつ、第４図および第
５図に示すように、極構成部２６ａの巻線部の幅
Ａを極構成部２７ａの巻線部の幅Ｂよりも大きく
して形成されている。また、コア板２９は、上記
一方の分割極２６を構成する略Ｌ字状をなすとと
もに回転方向に略Ｌ字状に屈曲する極構成部２６
ｂを有して形成され、これらの極構成部２６ｂは
第７図に示すように上記一方の極構成部２６ａに
おける上記他方の極構成部２７ａ側を露出させ
て、この一方の極構成部２６ａに重ねられてい
る。そして、この極構成部２６ｂの分割極２７側
の面は斜めになつていて、かつ、この極構成部２
６ｂの極構成部２６ａへの積み重ねにより分割極
２６の断面を変化させている。なお、各極構成部
２６ａ，２７ａの耳部の長さＣは第８図および第
９図に示すように等しく、また、第８図中寸法Ｄ
と上記Ｃとの関係はＣ≦Ｄとなつている。

また、第２図中３０はコア板２８，２９の積層
状態を固定するための積層固定具例えばかしめピ
ンであつて、これらはPC板３１を支持している。
このPC板３１にはロータ１８の位置を判断し各
相極２３の励磁を制御するためのホール素子等の
センサ３２および回路部品（図示しない）が取付
けられている。なお、第２図中３３はPC板３１
に一端を接続し、かつ、他端側をモータ本体１１
外に導出したリード線である。

上記構造のアウタ・ロータ形直流ブラシレスモ
ータによれば、その停止時（無励磁時）において
ロータ１８は、そのロータマグネツト２１の各極
の中心が、極構成部２６ａ，２７ａの巻線部の幅
の差だけでなく極構成部２６ａへの極構成部２６
ｂの積み重ねによつて断面が大きい分割極２６
（したがつて、断面が小さい分割極２７より多く
の磁束が通る）に近ずけられるように磁気的に引
き寄せられて安定する。この状態は第１図に示さ
れている。このような磁気的に最も安定したロー
タマグネツト２１とステータ２２との関係位置で
は、ロータマグネツト２１の各極はその中心線Ｅ
がステータ２２の同時に励磁される同一相の分割
極２６，２７の中心線（つまり、相極２３の中心
線）Ｆに対してロータ１８の回転方向側に進んで
位置される。第１図中θはロータ１８の進み角度
を示し、例えば15°である。

したがつて、このような位置ずれを形成する自
起動用デイテントによつて、モータの始動を行な
つた場合、ロータマグネツト２１の極と対向しか
つ同極に励磁される相極２３との磁気的反発、お
よびこの相極２３と隣接した他の相極２３の異極
の励磁による分割極２７との磁気的吸引により、
円滑に始動することができる。

そして、上記の自起動用デイテントを設けるに
当つてステータ２２の各相極２３を夫々２個の分
割極２６，２７で形成するとともに、これら分割
極２６，２７の断面を異ならせて実現したから、
従来のようにステータ２２に補助突極を一体に形
成する必要がない。したがつて、補助突極が原因
となる回転むらが無くなり、電流が減少され、そ
の分モータの効率を向上できる。なお、上記構造
のモータ（四つの磁極と４個の相極を有する）の
特性は第１０図に示されており、図中曲線Ｘは相
巻線２５に電流が流れていない状態での上記自起
動用デイテントにもとずくトルク曲線で、安定点
Ｇとなる４箇所でトルクがＯの点を横切つてい
る。また、曲線Ｙは相巻線２５に電流を流した状
態でのトルク曲線で、そのトルクがＯとなる点Ｈ
は上記安定点Ｇよりも図中右側（CW方向）に現
われる。したがつて、励磁によるトルクＯ点が自
起動用デイテントの最大トルクの点に近ずけられ
ている。そして、曲線Ｚはセンサ３２と回路によ
る転流作用が加わつた場合における上記各トルク
曲線Ｘ，Ｙの合成されたトルク曲線を示してお
り、この曲線Ｚに従つてロータ１８は死点がない
状態で安定な動作を行なう。

これとともに、各相極２３における隣り合う分
割極２６，２７同志は、その回転方向側に位置さ
れる分割極２７の断面の変化によつて、これら分
割極２６，２７間のスロツト開口部（第７図中
Ｉ）を挟んで例えば３段階に徐々に厚みが変わ
り、急激に厚みが変化することがない。このた
め、モータの駆動中においては、上記スロツト開
口部の影響にもとずく空隙磁束の脈動が緩和さ
れ、これにより誘起電圧に含まれる高周波成分を
除去できるものである。

さらに、補助突極の省略によりステータ２２の
スロツトエリアおよびコイルスペースを従来より
大きく確保できる。よつて、巻線作業が容易化さ
れるとともに、より多くの相巻線２５を巻くこと
も必要により可能であり、また逆に従来と同じス
ロツトエリアとするならばステータ２２ひいては
モータを小形化できる。

なお、本発明はステータの内側にロータが設け
られるタイプの直流ブラシレスモータにも実施で
きる。また、上記実施例ではステータコアを複数
種のコア板を積重ねて形成したが、金属粉末を固
めて形成してもよく、さらに、回転方向側に分割
極２６の断面の変化を段階的としたが、これに限
らず連続的に断面を変化する構成としてもよい。
その他、本発明の実施に当つては、発明の要旨に
反しない限り、ステータコア、相極、分割極、各
極構成部等の具体的な構造、形状、位置等は、上
記実施例に制約されることなく、種々の態様に構
成して実施できることは勿論である。

〔発明の効果〕

上記特許請求の範囲に記載の構成を要旨とする
本発明によれば、ステータコアに従来のように補
助突極を一体に設けることなく自起動用デイテン
トを形成して、モータを円滑に始動させることが
でき、そして、補助突極の省略に伴い回転むらを
防止して効率を向上できるとともに、ステータの
スロツトエリアおよびコイルスペースを大きくで
き、しかも、これによつて巻線作業も容易化で
き、さらに、スロツト開口部の影響による空隙磁
束の脈動を緩和できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１０図は本発明の一実施例を示
し、第１図は第２図中−線に沿う略断面図、
第２図は第１図中−Ｏ−線に沿う縦断側面
図、第３図はコア板の平面図、第４図は第３図中
−線に沿う断面図、第５図は第３図中−
線に沿う断面図、第６図は他のコア板の平面図、
第７図はステータコアの平面図、第８図は第７図
中−線に沿う断面図、第９図は第７図中−
線に沿う断面図、第１０図は回転角とトルクの
関係を示す特性図である。第１１図は従来例を示
す略断面図である。 ２２……ステータ、２３……相極、２４……ス
テータコア、２５……相巻線、２６，２７……分
割極、２６ａ，２６ｂ，２７ａ……極構成部、２
８，２９……コア板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステータコアの各相極を同時に励磁される２
   個の分割極により夫々形成し、これら２個の分割
   極のうち回転方向側に位置される一方の分割極
   は、他方の分割極から離れるにつれて断面積を増
   やして、上記他方の分割極よりも大きな断面を有
   したことを特徴とするブラシレスモータ。 ２ 上記特許請求の範囲第１項の記載において、
   上記ステータコアは、上記一方の分割極および他
   方の分割極を構成する略Ｔ字状の極構成部を夫々
   有した少なくとも一枚のコア板と、上記一方の極
   構成部に重なる略Ｌ字状の極構成部を有し、この
   極構成部が回転方向に略Ｌ字状に屈曲されて上記
   一方の略Ｔ字状極構成部における上記他方の極構
   成部側を露出させる少なくとも一枚のコア板とか
   らなることを特徴とするブラシレスモータ。