JPH0956121A

JPH0956121A - 電動機

Info

Publication number: JPH0956121A
Application number: JP7227370A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Fujii; 浩雅藤井
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】モータの小型化、薄型化を図りつつ、騒音や
振動が最小に抑えることができ、しかも滑らかな回転駆
動を行ないえる電動機を提供すること。【解決手段】ステータコア１０の突極部２０に電機子
コイル１１が巻回されたステータ４を備える。突極部２
０相互間には、電機子コイル１１に接続され、電機子コ
イル１１に発生する電磁ノイズを抑制するノイズフィル
タ素子が介在して設けられた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステータコアの突極部に電機子コイルが
巻回されたステータと、このステータコアの突極部と半
径方向へ間隙をもって対向配置されたロータマグネット
とを具備する、いわゆるラジアルギャップ型電動機は、
種々の構成が知られている。そして特に各種ＯＡ機器に
は、例えば直流ブラシレスモータが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】直流ブラシレスモータ
は、電機子コイルの相数が多相化するにつれ、そのモー
タ構成や制御回路が複雑となる一方、増々のモータ小型
化・薄型化が要求されつつあり、また出力の向上が望ま
れる。こうした背景にあって、ステータにおいては電機
子コイルに励磁される転流信号がより大電流にて通電さ
れ、電磁ノイズが発生しやすくなり、またロータマグネ
ットでは電磁振動が発生し、振動・ノイズ成分が電動機
の諸特性に増々影響を与えることとなり、こうしたこと
からモータの回転精度を低下させると共に、転流のため
のスイッチング素子等の寿命を損なう要因となってい
た。このため、従来より何等かの対策が望まれていた。

【０００４】本発明は、従来技術に存した上記のような
問題点に対して行われたものであって、その課題とする
ところは、モータの小型化、薄型化を図りつつ、騒音や
振動を最小に抑えることができ、滑らかな回転駆動を得
ることができる電動機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明の電動機は、ステータコアの突極部に電機子
コイルが巻回されたステータと、前記ステータコアの突
極部と半径方向へ間隙をもって対向配置されたロータマ
グネットとを具備し、前記電機子コイルは複数のコイル
相からなり、前記ロータマグネットはＮ極とＳ極とが周
方向へ交互に複数極が設けられた、電動機において；前
記突極部の隣接相互間には、前記電機子コイルに接続さ
れ、該電機子コイルに発生する電磁ノイズを抑制するノ
イズフィルタ素子が介装されてなるものである。

【０００６】また上記電動機においては、前記ノイズフ
ィルタ素子がプリント回路基板に実装され、前記プリン
ト回路基板は前記ステータの軸方向における端部の少な
くとも一方に設けられていることが望ましい。

【０００７】また、別の電動機としては、ステータコア
の突極部に電機子コイルが巻回されたステータと、前記
ステータと相対回転支持されると共に、前記ステータコ
アの突極部と半径方向へ間隙をもって対向配置されたロ
ータマグネットとを具備し、前記ロータマグネットが磁
性ヨークに保持された電動機において；前記ステータの
軸方向端部には、補助コイイルとが軸方向へ対向して配
置されてなるものである。

【０００８】本発明の電動機によれば、ステータにおけ
る突極部の隣接相互間に、電機子コイルに接続されたノ
イズフィルタ素子が設けられ、これにより電機子コイル
から発生する電磁ノイズが抑制される。その際、突極部
の隣接相互間にノイズフィルタが介装されるため、電機
子とは別にノイズフィルタを配置するスペースを必要と
しないから、電動機の小型化を図る上で何等支障を来さ
ない。そしてノイズフィルタ素子がプリント回路基板に
実装され、このプリント回路基板はステータの軸方向端
部に設けられることにより、素子の実装及び組立が容易
となるに加え、ステータの突極部間の剛性が高まり、ス
テータ自体の振動を低減させることができる。

【０００９】また上記の別の電動機にあっては、電機子
コイルへの通電制御とは別に、ロータマグネットの軸方
向振動に対応して、補助コイルを適宜励磁するように
し、補助コイルの励磁によるロータマグネットの軸方向
振動で、電機子コイルの励磁によるロータマグネットの
軸方向振動を相殺させることができる。これにより、全
体として振動、騒音の低下が図れ、回転の滑らかな電動
機が得られる。この他、本発明に従う電動機の別の目
的、構成及び作用については、以下の実施例で明らかに
なるであろう。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に従う電動機の実施の形態
について、添付の図面を参照しながら説明する。図１は
例えば記録ディスクを回転駆動するためのスピンドルモ
ータの全体断面図である。この電動機は、装置（図示省
略）側へ取り付けて固定されるブラケット２に対して、
記録ディスク（図示省略）を搭載して回転駆動されるロ
ータハブ３とからなる。ブラケット２の中央部には、シ
ャフト１の下端部がはめ込まれる孔部を有し、シャフト
１はこの孔部に弾性部材１９を介して固定される。シャ
フト１の外周部には、筒状の軸受スリーブ６がはめ込ま
れて装着され、流体潤滑剤による動圧軸受支持が行なわ
れる。そしてスリーブ６の上側にてロータハブ３が連結
され、回転自在に支持される。動圧軸受支持は、ラジア
ル受部１２，１３とスラスト受部１４，１５とで構成さ
れる。なお、ラジアル受部１２，１３ではシャフト１の
外周部（またはスリーブ６の内周部）に動圧発生溝が設
けられ、スラスト受部１４，１５ではスラストプレート
７の上下端部（またはこれらに対向するスラストカバー
８の内面部及びスリーブ６の上面部）に動圧発生溝が設
けられている。

【００１１】ブラケット２の中央部には、環状壁をなす
突状部２８が一体に形成される。突状部２８の内周側は
スリーブ６の下端を包囲するよう設けられており、スリ
ーブ６との半径方向間隙を僅かにして配置され、これに
より、ラジアル受部１３に保持される流体潤滑剤が電動
機外部側へ漏出することが防止される。突状部２８の外
周側には、ステータ４が固定されている。ステータ４
は、電磁鋼板が所定数積層して形成されたステータコア
に１０に、所要の電機子コイル１１が設けられる。電機
子コイル１１から引き出されたコイルリード線１６は、
ブラケット２の貫通孔を通して電動機（下側）外側に装
着されたプリント回路基板１７へ電気接続される。そし
て図示省略の外部接続手段がプリント回路基板１７へ接
続されて、ステータ４に所要の電気信号が通電される。

【００１２】ステータ４の外周側に位置付けられたアウ
タロータ形のロータマグネット５が、ロータハブ３の内
周部へ環状に設けられ、ステータ４と半径方向へ僅かな
間隙をもって対向配置されている。ロータハブ３がアル
ミ合金等の非磁性材料から形成されているため、ロータ
マグネット５とロータハブ３との間には、磁性ヨークを
なすロータヨーク９が全周にわたり設けられている。な
お、図中、ロータマグネット５とロータヨーク９との両
側端部に設けられたカバー部材２４については後述す
る。

【００１３】本発明の電動機によれば、ステータ４は、
図２に示すように、例えば電機子コイル１１が巻回され
る突極部２０を６磁極有する構成であり、突極部２０は
周方向へ均等に配置されている。そして、電機子コイル
１１は、半径方向へ対峙する二つの突極部２０を一組と
して、各突極部２０にコイルが巻回され、３組即ちコイ
ルＬ１乃至コイルＬ３の３相通電されるよう設けられて
いる。また、各相のコイルＬ１乃至Ｌ３には、図３の回
路図に示すように、ノイズフィルタを構成する抵抗Ｒ１
乃至Ｒ３及びキャパシタＣ１乃至Ｃ３が各々直列に接続
されている。なお図例は電機子コイル１１の部分のみの
回路図を示し、これに接続される駆動回路部分は図示省
略してある。図例の電機子コイル１１は、３相のＹ結線
で構成される。また、各コイル線に共通に接続されるキ
ャパシターＣは接地用である。

【００１４】ノイズフィルタを構成する各抵抗Ｒ１乃至
Ｒ３及びキャパシターＣ１乃至Ｃ３は、環状のプリント
回路基板２２に実装され、さらにこのプリント回路基板
２２には、コイルＬ１乃至Ｌ３が接続されている。そし
てプリント回路基板２２は、ステータ４における突極部
２０のティース部２１（突極部２０のロータマグネット
５への対向側）へ固定される。その際、各抵抗Ｒ１乃至
Ｒ３及びキャパシターＣ１乃至Ｃ３等のノイズフィルタ
素子は、プリント回路基板２２上において、各突極部２
０の間隙部にそれぞれ挿入されるよう位置付けられてい
る。このため、プリント回路基板２２をステータ４に固
定するだけで、容易にステータ内部の突極部２０相互間
に介在して設けられることになる。

【００１５】上記構成によれば、電機子コイル１１の通
電各相には、励磁電流の高調波成分により、高い周波数
の電磁騒音、電磁振動が発生しようとするが、上記抵抗
Ｒ１乃至Ｒ３及びキャパシターＣ１乃至Ｃ３によるノイ
ズフィルタ（本実施の形態ではローパスフィルタ）を備
えており、こうした電磁騒音、電磁振動が効果的に除去
できる。しかも上記ノイズフィルタの各素子は、突極部
２０間に介在して設けられ、実質上、ステータ４のスペ
ース内に含まれる。そのため、電動機内部において、ノ
イズフィルタそれ自体のスペースを占有することがない
ため、かさばらず、電動機の小型化も併せて図ることが
できる。

【００１６】さらに、上記ノイズフィルタは、プリント
基板２２に実装され、プリント基板２２はステータ４の
ティース２１に固定されている。本来、電磁騒音や電磁
振動が発生した場合、ステータ４の周端部であるティー
ス２１は、周方向と軸方向とに振動が容易なため、こう
した騒音、振動が増幅されやすい。しかしプリント回路
基板２２は、このティース２１に固定され、これにより
ティース２１の剛性が高められる結果、電磁騒音、電磁
振動がより効果的に抑制できる。従って、図例の電動機
は、アウターロータ形であり、ステータ４の外周側にテ
ィース２１が存在し、この部分にプリント回路基板２２
が設けられたが、これとは逆に（図示省略する）インナ
ーロータ形の電動機では、ステータの内周側にプリント
回路基板を設けることが望ましいことは言うまでもな
い。なおプリント回路基板２２は、エポキシやフェノー
ル樹脂等の絶縁性樹脂材料による他、鉄板などの金属ベ
ース層に絶縁処理した金属回路基板を用いるほうが望ま
しい。また金属回路基板の場合、ステータコア１０に対
して溶接等により固定することができるため、上記剛性
の向上をさらに図ることができる。溶接は種々の溶接方
法が採用でき、加えて積層したステータコア１０の一体
化のための溶接固定と併せて実施することもできる。

【００１７】さらに、図２に示すように、ステータ４の
各ティース２１は、上側のプリント回路基板２２に加
え、下側のプリント回路基板２３によって挟着するよう
構成することもできる。これにより、ステータ４の剛性
がより高められ、電磁騒音、電磁振動の低減が図れる。
そしてプリント回路基板２３側に、上記ノイズフィルタ
部材が実装されていても構わない。またこれらの組み合
わせも採用することができる。一方、電機子コイル１１
は図３に示した３相Ｙ結線方式の他、図４に示すよう
に、３相Δ結線方式でも実施できる。図例は、図３と同
様に、電機子コイル１１の部分の回路のみを示し、駆動
回路は図示省略してある。そして図中、コイルＬＩ乃至
Ｌ３、抵抗Ｒ１乃至Ｒ３、キャパシターＣ１乃至Ｃ３、
及びＣは、それぞれ図３に対応する。

【００１８】次に示す図５は、別の実施の形態の電動機
であり、ステータ３１とロータマグネット３０の部分を
拡大した断面図である。その他の部位は図１と基本構成
を実質上同様とするため図示省略する。図５において、
ステータ３１におけるステータコア３２は、薄状のコア
プレートが所要枚数積層されて形成されており、うち、
上端コアプレート３４と下端コアプレート３５とは、そ
れぞれティース側において軸方向外側（図の上下方向）
へ折れ曲って設けられている。この状態を図６の斜視図
に示す。上下両端コアプレート３４、３５の先端部に
は、それぞれ補助コイル３６、３７が巻回して設けられ
ている。

【００１９】一方、図５におけるロータマグネット３０
は、ロータハブ２５の内周部に設けられた磁性ヨークを
なすロータヨーク２６を介して設けられている。ロータ
ヨーク２６はロータマグネット３０の外周部を包囲する
だけでなく、上端部２７及び下端部２８により、ロータ
マグネット３０の上下端も覆っている。そしてロータヨ
ーク２６の上端部２７と上端コアプレート３４の先端
部、ロータヨーク２６の下端部２８と下端コアプレート
３５の先端部、のそれぞれが軸方向に僅かな隙間をもっ
て対向配置されている。これにより、ステータ３１とロ
ータマグネット３０との磁気回路とは別に、補助コイル
３６から上端コアプレート３４、下端コアプレート３５
を経て、ロータヨーク２６の下端部２８から上端部２７
に至り、上端コアプレート３４へ戻る磁気回路が形成さ
れる。

【００２０】上記構成によれば、電動機の回転駆動に応
じて、ロータマグネット３０とステータ３１との相互作
用により、ロータハブ２５が軸方向への振動を受けよう
とする。図１に示した電動機の形態のように、記録ディ
スクを駆動する場合には特にディスクの振動が電動機の
軸方向への回転精度に影響を与えようとする。なお、こ
のディスクによる軸方向振動周波数はほぼ一定値を示し
ている。しかしながら、本電動機では、このほぼ一定し
た軸方向振動周波数に対応して、補助コイル３６、３７
へ交互に通電させてやることにより、この軸方向振動を
相殺させることができる。即ちロータハブ２５が受ける
軸方向の作用力を、補助コイル３６、３７とロータヨー
ク２６で生成される軸方向の作用力で相殺させる。これ
により、電動機の振動を効果的に低減することができ
る。

【００２１】この他、補助コイル３６、３７の利用例と
して、図１の電動機のように、動圧軸受支持される構成
の場合、特に停止時のスラスト受部１４では、通常、ス
ラストカバー８とスラストプレート７とが接触して、回
転・停止を繰り返す場合、両者の接触による摩耗を激し
かった。しかしながら、回転開始時のみ、補助コイル３
６（又は３７）へ通電させて、ロータヨーク２６を吸引
させ（又は反発）ロータハブ３を軸方向へ浮き上がら
せ、接触、摩耗の問題から回避することが可能となる。
これにより、振動・騒音の低減が図れる共に、信頼性の
向上が図れる。

【００２２】なお、ロータヨーク２６は、接合部２９に
おいて一体化されて形成されている。具体的には、接合
部２９において溶接などにより固定される。また、補助
コイル３６、３７は必ずしもコアプレート上に巻回され
る必要はなく、空心コイル状であっても構わない。さら
に図５、図６のように、補助コイルが巻回されるコアの
巻回部は、ティース外周端の周方向一部だけでなく、テ
ィース全体に設けられていても構わない。

【００２３】次に示す図７の電動機は、さらに別の実施
の形態を示す断面図である。図７は回転部材であるロー
タハブ４０側が示されており、ブラケット側の図示が省
略されている。これらの図において、ロータハブ４０の
内側に、スリーブ４１が同軸状に設けられている。また
ロータハブ４０の内周部には、ロータマグネット４２が
磁性ヨークをなすロータヨーク４３を介して設けられて
いる。さらにロータヨーク４３とロータハブ４０との間
には、上下一対のＯリング等による環状弾性体４５、４
６が介在して設けられており、さらに環状弾性体４５、
４６の軸方向間隙には、接着剤が充填固化されている。

【００２４】図８は図７のロータハブ４０を下側から見
た部分斜視図である。図７及び図８において、ロータヨ
ーク４３は、例えば磁性で防錆処理の不要なフェライト
系ステンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼からな
る薄膜磁性体を、ロータマグネット４２に対して帯状に
巻回して用いられている。さらに具体的には、ロータヨ
ーク４３の巻始め４７と巻終わり４８の位置を、ロータ
マグネット４２のＮ極とＳ極との着磁磁極の境目に合致
させると共に、ロータマグネット４２の同じ周方向位置
に対応させている。これにより、ロータヨーク４３はロ
ータマグネット４２の磁束を通し、その際、Ｎ極とＳ極
とを均等に通すことができ、磁束のアンバランスを是正
している。これにより、ステータとの相対作用により、
ロータマグネット４２が受ける磁気的振動が低減され、
しかもロータハブ４０へのこうした振動を伝え難くして
いる。

【００２５】さらに本構成によれば、ロータヨーク４３
とロータハブ４０との間に環状弾性体４５、４６が介在
して設けられているため、上記ロータマグネット４２の
振動がロータハブ４０へ伝達されることがより防止され
る。これにより、電動機の回転精度が高精度に維持され
る。また、従来、ロータハブやロータヨーク更にロータ
マグネットは接着や焼きばめ等により固定していたが、
こうした手間が省ける。なお、環状弾性体４５、４６に
おいて、（図１に示す）ラジアル受部１２、１３に対応
したロータハブ４０の重心位置に対し、重心位置から遠
い方の環状弾性体を近い方のそれに比較して、弾性率を
大きくすることにより、よりロータハブ４０の振動低減
が図れる。

【００２６】このようなロータマグネットの振動低減と
して、図１で用いた電動機の構成により、さらに別の実
施の形態として説明する。図１の電動機では、ロータマ
グネット５はロータヨーク９に包囲して設けられ、この
ロータヨーク９を介してロータハブ３に固定されてい
る。具体的にはロータマグネット５とロータヨーク９と
の各々上下両端部にカバー部材２４が設けられており、
このカバー部材２４をもってロータマグネット５とロー
タヨーク９とが一体に設けられ、この一体部分がカバー
部材２４を介してロータハブ３へ固定される。このカバ
ー部材２４は例えばエポキシ樹脂材料が用いられ、ロー
タマグネット５の振動をロータハブ３へ伝達することを
抑制する制振効果をはたす。加えてカバー部材２４はロ
ータマグネット５及びロータヨーク９を被覆し、もって
防錆効果も図ることができる。

【００２７】このような構成を成すには、例えば予めロ
ータヨーク９として、既述した磁性体のステンレス鋼の
他、アモルファス合金或いは鉄ーニッケル合金等の圧延
薄膜材料が用いられて所定に形成される。そして、ロー
タマグネット５としては、樹脂をバインダーとして成形
されたプラスチックマグネットを用いる。そして、ロー
タヨーク９の内側にプラスチックマグネットを装着した
状態で、所定の成形型に装着して、両者を一体にするカ
バー部材２４としての樹脂を流し込む。これにより、容
易に製作することができる。

【００２８】なお、図１の構成によれば、ブラケット２
とシャフト１との締結部において、弾性部材１９が介在
して設けられており、この弾性部材１９の制振作用も併
せ、より振動低減が図れる。

【００２９】ところで、従来より、電動機の回転起動時
間が短いということで、ステータを励磁する通電方法
は、バイポーラ通電よりもユニポーラ通電が採用されて
きた。しかしながら、ユニポーラ通電はバイポーラ通電
に比較してトルク定数が半分となり、コイル電流が２倍
となる。このため、電機子コイルへ励磁される電流が大
きく、転流によるサージ電圧が大きくなる。この結果ス
テータからの電磁騒音や電磁振動が大きくなる。また一
方、コミュテーション（スイッチング）用のパワートラ
ンジスタ等のいわゆるパワーデバイスが短寿命となって
いた。こうした点に対処するため、次に示す図９及び図
１０は、本実施にかかる電動機の別の形態として、その
回路図と各々対応する部品に接続されるチャート図を用
いて説明する。

【００３０】図９は例えば図１におけるステータ４の回
路図であり、転流により電機子コイル１１（３相Ｙ結
線）が励磁される状態を示すものである。また図１０は
その接続順序を示すチャート図である。図１０における
各部品は、工程（イ）から工程（ヘ）に従って順に接続
され、さらに工程（イ）に戻り順次繰り返される。これ
らの図において、電機子コイル１１の各コイル相Ｌ１乃
至Ｌ３には、それぞれ１個以上のキャパシターＣ１乃至
Ｃ３が備えられる。また、コイル相Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の
共通接続部には、スイッチング手段（以下、スイッチと
いう）ＳＷを介して電源電圧Ｖｄｄに接続される。

【００３１】まず工程（イ）では、Ｕ相をなすコイル相
Ｌ１が電源電圧Ｖｄｄによって励磁されるべく、一端が
グランドへ接地される。その際、励磁されない残りのＷ
相をなすコイル相Ｌ３の両端には、キャパシターＣ３が
接続される。スイッチＳＷがオンされると、コイル相Ｌ
１が励磁される。電動機が回転中、コイル相Ｌ１が励磁
されている間、コイル相Ｌ３に逆起電圧が誘起され、キ
ャパシターＣ３に充電される。次の工程（ロ）では、全
てのコイル相Ｌ１乃至Ｌ３が電源電圧Ｖｄｄから開放さ
れると共に、充電されたキャパシターＣ３がその内の一
つＶ相をなすコイル相Ｌ２の両端に接続され、キャパシ
ターＣ３の電荷がコイル相Ｌ２へ放電される。

【００３２】そして工程（ハ）では、Ｖ相をなすコイル
相Ｌ２が励磁されるために、コイル相Ｌ２の一端がグラ
ンドへ接地され、その際キャパシタＣ１がＵ相をなすコ
イル相Ｌ１の両端に接続される。そしてスイッチＳＷが
オンされることにより、電源電圧Ｖｄｄに接続されてコ
イル相Ｌ２が励磁される。その間、コイル相Ｌ１の逆起
電圧が誘起され、キャパシターＣ１に充電される。次の
工程（ニ）では、全てのコイル相ＬＩ乃至Ｌ３が電源電
圧Ｖｄｄから開放されると共に、充電されたキャパシタ
ーＣ１がＷ相をなすコイル相Ｌ３の両端に接続され、キ
ャパシターＣ１の電荷がコイル相Ｌ３に放電される。

【００３３】そして工程（ホ）では、Ｗ相をなすコイル
相Ｌ３が励磁されるために、コイル相Ｌ３の一端がグラ
ンドへ接地され、その際キャパシターＣ２がＶ相をなす
コイル相Ｌ２の両端に接続される。そしてスイッチＳＷ
がオンされることにより、電源電圧Ｖｄｄに接続されて
コイル相Ｌ３が励磁される。その間、コイル相Ｌ２の逆
起電圧が誘起され、キャパシターＣ２に充電される。次
の工程（ヘ）では、全てのコイル相ＬＩ乃至Ｌ３が電源
電圧Ｖｄｄから開放されると共に、充電されたキャパシ
ターＣ２がＵ相をなすコイル相Ｌ１の両端に接続され、
キャパシターＣ２の電荷がコイル相Ｌ１に放電される。
電動機の回転により、以上のような工程が（イ）へ戻
り、再び繰り返される。

【００３４】このように、上記構成によれば、パワーデ
バイスによるスイッチング手段ＳＷが、転流に伴いスイ
ッチングに要する時間中にキャパシターに蓄えた電荷を
コイル相に放電して通電させ、どのコイル相にも通電さ
れない時間帯を無くするようにしている。これにより、
従来の電動機のように、複数相を有する電機子における
いずれかのコイル相が通電されている時間帯と、パワー
デバイスのスイッチングのためにいずれのコイル相にも
必要量の電流が通電されていない時間帯とで、回転力に
大きな差があるために発生する電磁振動、電磁騒音を効
果的に抑制することができる。

【００３５】なお上記のユニポーラ通電を行なう電動機
について、具体的には、例えば定格回転速度２００００
ｒ．ｐ．ｍ、供給電圧１２Ｖ、コイル相一相当たりのコ
イル抵抗を３．３オーム、マグネットを６極着磁した場
合を示す。コイルの通電期間（時間）は３３３．３ｕｓ
（マイクロセカント）である。転流により、電機子コイ
ルへの通電を切り換えるためのパワーデバイスのスイッ
チングに要する時間を１０ｕｓとする。上記工程（イ）
乃至（ヘ）のように、あるコイル相への通電前に別のコ
イル相に通電される場合、別のコイル相に通電されてい
る時間中３３３．３ｕｓに、キャパシターに電荷を蓄え
ておく。この別のコイル相への通電終了後、次のコイル
相へ通電されるまで、即ちパワーデバイスがスイッチン
グに要している時間（１０ｕｓ）中に、キャパシターに
蓄えた電荷を次のコイル相へ放電して通電させる。

【００３６】コイルの抵抗とキャパシターの直列回路の
時定数が１０ｕｓになるよう、静電容量を３ｕＦ（マイ
クロファラド）と選ぶと、３３３．３ｕｓの時間中に３
６ｕＣ（マイクロクーロン）の電荷が蓄えられて、キャ
パシタ両端の電圧は１２Ｖとなる。キャパシターに蓄え
られた電荷をコイル相へ放電し始めた直後のコイル相に
流せる電流は３．６Ａであり、１０ｕｓ後のコイル相に
流せる電流は１．３２Ａである。即ち電動機の定格回転
中に回転速度を維持するのに必要なコイル相への通電電
流が１．３２Ａであれば、常に定格回転速度を維持する
ことができる。なお、スイッチングに要する時間が前
記時間よりも長くなっても、静電容量を大きくすること
により、所定の回転速度を維持することができる。

【００３７】上記によれば、電機子のコイルに発生する
サージ電圧がパワーデバイスのスイッチングに要する時
間を長くする利点として、コイル両端に発生するサージ
電圧がスイッチング時間に比例するため、この時間を長
くすることにより、サージ電圧が小さくなり、パワーデ
バイスの過電圧破壊を防止することができ、動作寿命を
伸ばすことができる。そしてコイル自体から発生する電
磁ノイズを抑制することができる。

【００３８】このように上記構成の電動機では、サージ
電圧が減少して、ステータからの電磁騒音、電磁振動や
電磁ノイズが低減すると共に、パワーデバイスの長寿命
化が図れる。さらに電動機の１回転あたりの電源からの
電流供給量も減少させることができる。

【００３９】以上、本発明の電動機の実施の形態につい
て説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲で設計変
更乃至修正等自由であり、各実施例相互間の組み合わせ
は適宜選択でき、またステータの形状や磁極数、巻線方
法、或いは、ティース部の溝形状、補助コイルの配設方
法、更にはロータマグネットの磁極数、着磁方法等任意
である。また、本実施の形態においては、ブラシレスモ
ータに限定されることがなく、また軸受支持構造におい
ても動圧軸受に限定されることはない。

【００４０】

【発明の効果】本発明の電動機は、上述の構成を有して
いるので、次の効果を奏する。即ち、請求項１の電動機
によれば、電磁ノイズを抑制するノイズフィルタ素子が
ステータの突極部相互間に介在して設けられたことによ
り、フィルタ素子自体の場所をとらず、かさばらないた
め、電動機の小型化が図れつつ、電磁振動や電磁騒音を
低減することができる。そして、請求項２では、ノイズ
フィルタ素子がプリント回路基板に実装され、しかもス
テータ端部に装着されたから、取付が容易で手間を要す
ることがない。また、請求項３によればプリント回路基
板が突極部のロータマグネット側、即ちステータの剛性
が小さく電磁振動や電磁騒音が大きくなりやすい部位、
に装着されたことにより、ステータの剛性も同時に高め
られ、よりこうした振動や騒音が低減される。さらに、
請求項４によれば、プリント回路基板を金属回路基板と
することで、締結が容易であることに加えて、それ自体
の締結により、ステータの剛性がさらに高められる。

【００４１】請求項５の電動機によれば、磁性ヨークの
一部を補助コイルと軸方向へ対向配置されたことによ
り、補助コイルの励磁によって、ロータハブを軸方向へ
作用させることができる。このため、電動機の軸方向の
振動を低減することが可能となる。またこれを利用し
て、電動機の軸方向負担を軽減することも併せて可能と
なる。請求項６によれば、補助コイルをステータコアの
一部に巻回して設けることにより、コンパクトに構成で
き、小型化が図れる。

【００４２】請求項７の電動機によれば、薄膜磁性体材
料による磁性ヨークで、ロータマグネットの外周部を巻
回して設けられたことにより、ロータマグネットのステ
ータに対する電磁振動が低減される。また請求項８によ
れば、磁性ヨークの巻始め部と巻終わり部との周方向位
置を、ロータマグネットの所定のＮ極とＳ極との磁界境
界部に対応して位置付けられたことにより、磁性ヨーク
がロータマグネットの磁束をバランス良く受けるため、
磁気的アンバランスをきたさず、電磁振動や電磁騒音の
低減を図ることができる。さらに請求項９によれば、磁
性ヨークにフェライト系ステンレス鋼またはマルテンサ
イト系ステンレス鋼を用いることにより、良好な磁性材
料として用いることに加え、防錆処理が不要であり、製
造の手間を要しない。

【００４３】請求項１０の電動機によれば、磁性ヨーク
の軸方向両端部に、磁性ヨークとロータマグネットとを
被覆すると共に、両者を締結する樹脂材料が設けられ
た。これにより、ロータマグネットの電磁振動が樹脂材
料により制振作用を受け、回転側へ伝達することが防止
される。また樹脂材料により製造の手間が省けると共
に、被覆され、防錆処理等の手間も要さない。そして請
求項１１によれば、アモルファス合金または鉄ーニッケ
ル合金の材料とエポキシ樹脂材料を用いることにより、
加工等製造上の手間を要さず、かつ良好な制振特性が得
られる。

【００４４】請求項１２の電動機によれば、ロータハブ
などの回転部材を回転軸方向へ磁気的に作用させる励磁
手段を備えたことにより、これの励磁により、回転部材
の軸方向振動を低減させることができる。そして請求項
１３において、励磁信号を回転部材の振動周波数に対応
させることにより、回転部材の軸方向振動をより効果的
に低減することが可能となる。

【００４５】請求項１４の電動機によれば、ユニポーラ
通電において、転流により、励磁すべきコイル相への励
磁を所定時間停止している間、励磁されていないコイル
相のキャパシタに充電された電荷を、励磁すべきコイル
相へ供給される。これにより、サージ電流が抑制され、
電磁振動や電磁騒音が低減されることに加え、転流に用
いられるパワーデバイスの負担が軽くなり、長寿命化が
図れる。また電流の低減が実現されるため、省電力化が
図れ、もって電動機の小型化も実現できる。

【００４６】このように、本発明の電動機によれば、モ
ータの小型化、薄型化を図りつつ、騒音や振動が最小に
抑えることができ、回転精度が高く、しかも滑らかな回
転駆動を行ないえる電動機が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電動機の全体を示す断
面図である。

【図２】図１の電動機の要部を示す分解斜視図である。

【図３】図１の電動機のステータの結線を示す回路図で
ある。

【図４】本発明の電動機の別の実施にかかるステータの
結線を示す回路図である。

【図５】本発明の電動機の別の実施にかかる部分断面図
である。

【図６】図５の要部拡大斜視図である。

【図７】本発明の電動機の別の実施にかかる断面図であ
る。

【図８】図７の要部拡大斜視図である。

【図９】本発明の電動機の別の実施にかかるステータの
回路図である。

【図１０】図９の電動機の通電順序を示すタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１シャフト２ブラケット３ロータハブ４ステータ５ロータマグネット６スリーブ７スラストプレート８スラストカバー９ロータヨーク（磁性ヨーク）１０ステータコア１１電機子コイル２０突極部２２プリント回路基板２４カバー部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステータコアの突極部に電機子コイルが
巻回されたステータと、前記ステータと相対回転支持さ
れると共に、前記ステータコアの突極部と半径方向へ間
隙をもって対向配置されたロータマグネットとを具備し
た電動機において、前記突極部の隣接相互間には、前記電機子コイルに接続
され、該電機子コイルに発生する電磁ノイズを抑制する
ノイズフィルタ素子が介装された、ことを特徴とする電
動機。
【請求項２】前記ノイズフィルタ素子はプリント回路
基板に実装され、前記プリント回路基板は前記ステータ
の軸方向における端部の少なくとも一方に設けられた請
求項１記載の電動機。
【請求項３】前記プリント回路基板は前記突極部にお
ける半径方向のロータマグネット側に位置付けられた請
求項２記載の電動機。
【請求項４】前記プリント回路基板は金属プレートか
ら形成され、前記ステータコアへ溶接により締結された
請求項３記載の電動機。
【請求項５】ステータコアの突極部に電機子コイルが
巻回されたステータと、前記ステータと相対回転支持さ
れると共に、前記ステータコアの突極部と半径方向へ間
隙をもって対向配置されたロータマグネットとを具備
し、前記ロータマグネットが磁性ヨークに保持された、
電動機において、前記ステータの軸方向端部には補助コイルが設けられ、
前記磁性ヨークの一部と前記補助コイルとが軸方向へ対
向して配置された、ことを特徴とする電動機。
【請求項６】前記補助コイルは前記ステータコアの一
部に巻回して設けられた請求項５記載の電動機。
【請求項７】ステータコアの突極部に電機子コイルが
巻回されたステータと、前記ステータと相対回転支持さ
れると共に、前記ステータコアの突極部と半径方向へ間
隙をもって対向配置されたロータマグネットとを具備
し、前記ロータマグネットが磁性ヨークに保持された、
電動機において、前記磁性ヨークは薄膜磁性体材料より形成され、前記ロ
ータマグネットの外周部を巻回して構成された、ことを
特徴とする電動機。
【請求項８】前記磁性ヨークにおける巻始め部と巻終
わり部との周方向位置が、前記ロータマグネットの所定
のＮ極とこれに隣接するＳ極との磁極境界部に対応して
位置付けられた、請求項７記載の電動機。
【請求項９】前記磁性ヨークはフェライト系ステンレ
ス鋼またはマルテンサイト系ステンレス鋼よりなる請求
項７または請求項８記載の電動機。
【請求項１０】ステータコアの突極部に電機子コイル
が巻回されたステータと、前記ステータと相対回転支持
されると共に、前記ステータコアの突極部と半径方向へ
間隙をもって対向配置されたロータマグネットとを具備
し、前記ロータマグネットが磁性ヨークに保持された、
電動機において、前記磁性ヨークは磁性体の圧延薄膜材料により形成さ
れ、前記ロータマグネットの外周部を被覆し、前記磁性ヨークの軸方向両端部には、該磁性ヨークと前
記ロータマグネットとを被覆すると共に、両者を締結す
る樹脂材料が設けられた、ことを特徴とする電動機。
【請求項１１】前記圧延薄膜材料はアモルファス合金
または鉄ーニッケル合金で形成され、前記樹脂材料には
エポキシ樹脂が用いられた請求項１０記載の電動機。
【請求項１２】静止部材と、前記静止部材に相対回転
駆動される回転部材と、励磁により前記回転部材を回転
軸方向へ磁気的に作用させる励磁手段とを備え、前記励磁手段を所要に励磁することにより、前記回転部
材における回転軸方向の振動が低減される、ことを特徴
とする電動機。
【請求項１３】前記励磁手段に励磁される励磁信号
を、前記回転部材の回転軸方向の振動周波数に対応させ
た、請求項１２記載の電動機。
【請求項１４】ステータコアの突極部に電機子コイル
が巻回されたステータと、前記ステータコアの突極部と
半径方向へ間隙をもって対向配置されたロータマグネッ
トとを具備し、前記電機子コイルは複数のコイル相からなり、前記ロータマグネットはＮ極とＳ極とが周方向へ交互に
複数極が設けられた、電動機において、前記電機子コイルはユニポーラ通電され、各コイル相に
は少なくとも一個以上のキャパシタを備え、転流により、励磁すべきコイル相への励磁を所定時間停
止している間、励磁されていないコイル相のキャパシタ
に充電された電荷が、前記励磁すべきコイル相へ供給さ
れる、ことを特徴とする電動機。