JPH0514713Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案は、界磁マグネツトを有する回転子
を、ステータヨークに取り付けた電機子コイルの
励磁による吸引力を利用して回転させる単相ブラ
シレスモータに関するものである。

〔従来技術〕

一相（単相）ブラシレスモータは、通電切替点
においてトルクが零になる、いわゆる「死点」が
ある。そのめに起動時の回転子位置がたまたま死
点にあると、自起動できない欠点がある。

これを解決するために、通常、電機子コイルと
界磁マグネツト（ロータマグネツト）によつて生
ずるトルクに加えて、コギング発生用磁性体（鉄
片が使用される）によるコギングトルクを付加し
て死点をなくし、自起動できるようにしている。

例えば、コアレスモータにおいて、コギングト
ルクを付ける方法としては、第１図および第２図
に示す構成によるものがある。

これらの図において、１はロータヨーク、２は
Ｎ，Ｓの磁極を交互に有する４極以上の偶数個、
例えば６極の界磁マグネツト、３は空心型の電機
子コイル、４はエアーギヤツプ、５はステータヨ
ーク、６は鉄材で形成された突極であり、コギン
グ発生用磁性体となるものである。７は磁極位置
検出器、８は通電切替えのための電子回路を配設
したプリント基板、９はシヤフトで、ロータヨー
ク１、界磁マグネツト２等を回動自在に軸支す
る。

上記の構成によると、第３図に示すように突極
６から磁束ψが発生するため、界磁マグネツト２
のＮ極またはＳ極の中心と突極６が対応する位置
で、界磁マグネツト２が停止する。したがつて、
この停止位置において電機子コイル３が回転トル
クを発生することができるように突極６が配設し
てあれば、自起動できるコアレスモータが得られ
る。

しかしながら、この第２図に示す構成による
と、エアーギヤツプ４中に磁極位置検出器７の他
に突極６を設ける必要があるため、電機子コイル
３の設置スペースが限られ、導体損が大きく、エ
アーギヤツプ４が増し、そのため磁束密度が低下
し効率が悪化するという欠点があつた。

〔考案の概要〕

この考案は、上述の点にかんがみなされたもの
で、コギングトルク発生用の突極を設けるかわり
に、ステータヨークに特定な形状の切欠部を設け
ることによつて、エアーギヤツプ間に何ら付属物
を設けることなく、十分な大きさで、かつ理想的
なトルク一回転角曲線のコギングトルクが得られ
るようにした単相ブラシレスモータを提供するも
のである。以下この考案を図面について説明す
る。

〔考案の実施例〕

まず、理想的なトルク−回転角曲線について説
明する。

第４図に示す合成トルク曲線Ａは理想的なトル
ク−回転角曲線である。このためには電機子コイ
ル３による電機子コイルトルク曲線Ｂに対して、
コギングトルク曲線Ｃが図示のようになつていれ
ばよい。すなわち、コギングトルクのピーク値の
絶対値が電機子トルクのピーク値の1/2の大きさ
であつて、かつコギングトルクの負のピーク値を
とる回転角と電機子トルクのピーク値をとる回転
角とが一致し、コギングトルクの正のピーク値を
とる回転角と電機子トルクの０をとる回転角とが
一致している必要がある。このようにすること
で、回転角の全域に亘りほゞ一様な回転トルクの
合成トルク曲線Ａが得られる。なお、真に理想的
なトルク−回転角曲線は、合成トルク曲線Ａが水
平な直線となることであるが、電機子コイルトル
ク曲線Ｂが図示のようになることがその構造上避
けられないので、図示の合成トルク曲線Ａを理想
的なトルク−回転角曲線とする。

この考案では上記の理想的なトルク−回転角曲
線を得るためにステータヨークに特定な形状の切
欠部を設けたものである。

ステータヨークの切欠部の形状は、以下に図面
をもつて詳細に説明するように、中心部から放射
状方向に広がる開角に沿つた面で少なくともその
一部を切欠いたものである。

この第５図，第６図はこの考案の一実施例を示
す要部の平面図と側断面図である。これらの図
で、１０−１，１０−２，１０−３は空心型の電
機子コイル（総称するときは１０という）であ
り、それぞれの放射状の導体部１１（この部分が
トルクの発生に寄与する）のなす角αを磁極開角
（この実施例の場合、界磁マグネツト２が６極で
あるから60°）に一致させる。１２はステータヨ
ークで、中心部にシヤフト９を通すための穴１３
が形成され、さらに周縁部をかけて切欠部１４が
設けられる。切欠部１４は扇形とし、その頂角β
を磁極開角（この実施例では上述の60°）に一致
させる。切欠部１４の半径方向の大きさιは、コ
ギングトルクが所望の大きさになるように適宜定
めればよい。切欠部１４の中心線１５の位置は、
電機子コイル１０の発生トルクに寄与する放射状
の導体部１１から磁極開角の3/4離れた位置、つ
まりこの実施例では 60×3/4＝45（°） のところに定める。１６は半導体素子で、プリン
ト基板８の裏面に配設され、１７は前記電機子コ
イル１０への供電端子であり、磁極位置検出器７
と同様にプリント基板８の表面に配設される。な
お、上記実施例ではロータ側は第１図の従来例と
同じであるので図示は省略してある。また、第６
図の仮想線で示すのはロータ側である。

次に上記実施例の動作について説明する。

電機子コイル１０に通電を行う以前は、界磁マ
グネツト２（図示せず）と、ステータヨーク１２
の吸引力により切欠部１４の中心線１５上に磁極
の境界が一致する位置で、ロータ側が停止してい
る。これは切欠部１４の半径方向の面１４Ａ，１
４Ｂと界磁マグネツト２が吸引するためである。

この状態で電源を投入すると、磁極位置検出器
７が対向する界磁マグネツト２の磁極性を判別す
る。その結果に基づき、電機子コイル１０−１〜
１０−３への通電を行う。この通電によつて、フ
レミングの法則により回転トルクが発生し、ロー
タが回転しはじめる。

なお、電機子コイル１０の放射状の導体部１１
が界磁マグネツト２の磁極の境界に一致する時
は、電機子コイル１０はトルクを発生しない。し
かし、この時はステータヨーク１２と界磁マグネ
ツト２の吸引力によるトルクにより、モータ全体
ではトルクを発生する。

第５図に示す実施例では、エアーギヤツプ４内
に突起物がないため、電機子コイル１０が３個取
り付けられており、第２図の従来例に比べて3/2
倍のトルクを発生することができる。プリント基
板８の切欠部１４に露出する部分に端子を設け、
こゝにコイルリードおよび磁極位置検出器７を取
り付けることで全てプリント配線ですませること
ができる。

なお、上記実施例において示した切欠部１４の
大きさと位置は理想的なトルク−回転角曲線を得
るためのものであり、実際には多少ずれていても
支障がないことは云うまでもない。また、切替通
電の点は周知であるので、その説明は省略した。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように、この考案の単相ブ
ラシレスモータは、ステータヨーク１２の端部の
一部に回転軸から放射状に広がる直線と一致する
面１４Ａを有する切欠部１４を備え、前記面１４
Ａは電機子コイル１０のトルク発生に寄与する放
射状の導体部１１と1/4磁極幅離れた位置関係に
あるようにし、電機子コイルへの通電を断にした
とき、切欠部と界磁マグネツトとの吸引力で界磁
マグネツトを回動させ自起動位置に保持するよう
にしたので、自起動が保証されるとともに、理想
的なトルク−回転角曲線が得られ、しかもコギン
グトルクを発生させるための特別な部品を必要と
しないため安価に製造することができる。また、
エアーギヤツプ内の全域に亘り電機子コイルを配
設できるため、導体損の少ない、効率の高い単相
ブラシレスモータを得ることができる。さらに、
磁極位置検出器と駆動回路を１枚のプリント基板
に取り付けることができるため、量産が容易であ
る等の実用的効果があり、フアンモータその他の
広い利用が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は従来の単相ブラシレスモータ
の一例を示す断面図およびそのステータ側の拡大
平面図、第３図は第１図における停止位置の説明
図、第４図は理想的なトルク−回転角曲線を示す
図、第５図，第６図はこの考案の一実施例を示す
ステータ側の平面図および側断面図である。 図中、１はロータヨーク、２は界磁マグネツ
ト、４はエアーギヤツプ、７は磁極位置検出器、
８はプリント基板、９はシヤフト、１０−１，１
０−２，１０−３は電機子コイル、１１は放射状
の導体部、１２はステータヨーク、１３は穴、１
４は切欠部、１５は中心線、１６は半導体素子、
１７は供電端子である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転自在に軸支されＮ，Ｓ磁極を交互に、かつ
   ４極以上の偶数個を有する界磁マグネツト２と、
   軸方向のエアーギヤツプ４を介して前記界磁マグ
   ネツト２と対向するステータヨーク１２と、この
   ステータヨーク１２上に設けられた複数個の電機
   子コイル１０と、前記界磁マグネツト２の磁極位
   置に応じて前記電機子コイル１０への通電を切り
   換える電子回路を備えた単相ブラシレスモータに
   おいて、前記ステータヨーク１２の端部の一部に
   回転軸から放射状に広がる直線と一致する面１４
   Ａを有する切欠部１４を備え、前記面１４Ａは電
   機子コイル１０のトルク発生に寄与する放射状の
   導体部１１と1/4磁極幅離れた位置関係にあるこ
   とを特徴とする単相ブラシレスモータ。