JPH10174399A - 扁平モータ - Google Patents
扁平モータInfo
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- JPH10174399A JPH10174399A JP32938296A JP32938296A JPH10174399A JP H10174399 A JPH10174399 A JP H10174399A JP 32938296 A JP32938296 A JP 32938296A JP 32938296 A JP32938296 A JP 32938296A JP H10174399 A JPH10174399 A JP H10174399A
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Abstract
近させ、効率を向上させながら同時に厚さを薄くする。 【構成】軸受部3に回転自在に支持されたロータ4は、
多極着磁した円板状の第1マグネット7と、第1マグネ
ット7と軸方向に対面して距離をおいて配置した多極着
磁した円板状の第2マグネット9を有する。ステータ1
1は、第1マグネット7の軸方向に対面して内径がマグ
ネット外径よりも大きなリング状の第1基板12と外径
がマグネット内径よりも小さなリング状の第2基板13
を同軸配置した状態で複数のコイル14を環状に配置し
て固定し、更に、第1マグネット7を第1基板12と第
2基板13の間の中空域に進入させてコイル14に近接
配置する。
Description
ダやCDプレーヤ等に使用する扁平モータに関し、特
に、モータの性能を向上させながら、厚みを薄くした扁
平モータに関する。
えば図10に示すものがある。扁平モータ41におい
て、ハウジング42側の軸受部43に対し回転可能に支
持された回転軸45にホイール46が固定され、ホイー
ル46には多極着磁した円板状の第1マグネット47を
有する第1バックヨーク48が固定されている。更にホ
イール46には、第1マグネット47と軸方向に対面し
て第2マグネット49と第2バックヨーク50が配置さ
れロータ44を構成している。
47と第2マグネット49の吸引力によるホイール46
に圧着している。第1マグネット47と第2マグネット
49との間に発生している磁界中には、基板52と複数
のコイル53を有するステータ51が位置し、コイル5
3に通電すると第1マグネット47及び第2マグネット
49との相対力による回転力が発生する。
見た平面図である。基板52の上にコイル53が6個配
置され、それぞれのコイル52の巻き始めの端子部と巻
き終りの端子部が基板52上の配線の配線ランド54,
55に結線されている。ここで、6個のコイル53は、
それぞれの対角のコイル同士で対を成し3相駆動される
例を示している。
イル53の中に鉄芯が無いため、鉄損が少なく効率の良
いモータである。また、コイルの中の鉄芯とマグネット
のNS磁極間に働く吸引力に基づくトルクむら、即ちコ
キングもコイルの中に鉄芯が無いため本質的に無い。
うに構造的に優れた従来の扁平モータではあるが、電池
を動力源とした携帯機器に使用する場合、電池の寿命を
延ばすために更なる効率化が要求され、また、機器の小
型化のためにモータの小型化、特に薄型化が要求されて
いる。
は、第2マグネット49とコイル53との磁気回路のギ
ャップは間に障害になる構造物が無いため充分に狭くで
きるが、第1マグネット47とコイル53とでは、その
間に位置する基板52の厚み分ギャップが広くなり、効
率を上げる大きな障害になっている。また、基板52は
コイルの保持と通電のための配線の取り回しを行うとい
うステータ51の構造上の理由で存在し、モータの駆動
原理から見れば必要無いにもかかわらず、基板52の存
在はモータの厚さ方向の寸法を大きくする一因になって
いる。
するため、コイル接続用の基板の形状を工夫したステー
タを使用することにより、性能を向上させながら厚さを
薄くした扁平モータを提供することを目的とする。
め、本発明は次のように構成する。まず本発明は、多極
着磁した円板状のマグネットを有し、軸受部に回転可能
に支持されたロータと、基板上に環状に配列した複数の
コイルを前記マグネットの軸方向に対面して固定配置し
たステータとを備えた扁平モータを対象とする。
ては、ステータの基板を、マグネットと軸方向に対面し
て内径がマグネットの外径よりも大きなリング状の第1
基板と、外径がマグネットの内径よりも小さなリング状
の第2基板とし、第1基板と第2基板を同心配置した状
態で複数のコイルの外周部を第1基板に固定し内周部を
第2基板に固定して環状に配置し、更に、マグネットを
第1基板と第2基板の間の中空域に進入させてコイルに
近接配置したことを特徴とする。
テータのコイル配置に使用する基板として、基板のコイ
ルの接続に必要な外周部と内周部を残しロータのマグネ
ットに面する部位を取り除いた二重リング構造とし、基
板が取り除かれた空間にロータのマグネットを配置す
る。このため、従来の構造に比べて基板の厚さ分のロー
タのマグネットをコイルに接近させることができ、その
分磁気回路のギャップを狭くしてモータの効率を向上さ
せる。また、従来の構造に比べて基板の厚さ分ロータを
コイルに接近させていることから、モータの厚さが基板
の厚さ分薄くなる。
ロータは多極着磁した円板状の第1マグネットと、第1
マグネットと軸方向に対面して距離をおいて配置した多
極着磁した円板状の第2マグネットを有し、ステータを
第1マグネット及び第2マグネットと軸方向に対面して
間に配置し、且つ第1基板と第2基板の間の中空域に第
1マグネットと第2マグネットいずれか一方を進入させ
てコイルに近接配置する。
ロータは多極着磁した円板状のマグネットと、マグネッ
トと軸方向に対面して距離をおいて配置した対向ヨーク
を有し、ステータをマグネット及び対向ヨークと軸方向
に対面して間に配置し、且つ第1基板と第2基板の間の
中空域にマグネットを進入させてコイルに近接配置す
る。
は略二等辺台形を成したコイルの外周側底辺部を第1基
板に固定すると共にコイルの内周側頂点球は上辺部を第
2基板に固定する。コイルの巻き終りの端子部は、コイ
ル底辺部或いはその近傍の第1基板に接する範囲に配置
して第1基板上の配線に結線する。またコイルの巻き始
めの端子部は、コイルの頂点又は上辺部或いはその近傍
の第2基板に接する範囲に配置して第2基板上の配線に
結線する。
板であり、第2基板はスルーホールを有する両面配線基
板である。またコイルは自己融着層を有する丸形導電
線、或いは自己融着層を有する平形導電線を用いた空芯
コイルとする。更に、同心配置された第1基板と第2基
板の間に環状に配置された複数のコイルは、隣接するコ
イルの二等辺部間を接着固定し、二重リング構造の基板
に対する支持強度を高める。
第1実施形態によるモータ構造の断面図である。扁平モ
ータ1において、ハウジング2側の軸受部3に対し回転
可能に支持された回転軸5に対しホイール6が固定され
ている。ホイール6の下部には、多極着磁した円板状の
第1マグネット7を有する第1バックヨーク8が固定さ
れている。
グネット7と軸方向に対面して第2マグネット9を備え
た第2バックヨーク10が配置されている。第2バック
ヨーク10は、第1マグネット7と第2マグネット9の
吸引力によりホイール6に圧着されている。このホイー
ル6、第1マグネット7、第1バックヨーク8、第2マ
グネット9及び第2バックヨーク10によって扁平モー
タ1のロータ4が構成される。
間に発生している磁界中にはステータ11が位置する。
ステータ11は外周側でハウジング2に支持されたリン
グ状の第1基板12と内周側に位置する同じくリング状
の第2基板13を同心配置し、第1基板12と第2基板
13の間の円周方向に複数のコイル14を環状配置して
いる。
すると第1マグネット7及び第2マグネット9との相対
力により回転力が発生する。ステータ11の第1基板1
2及び第2基板13を更に詳細に説明する。まず外周側
に位置する第1基板12は、その内径が第1マグネット
7の外径よりも大きなリング形状をもっている。また内
周側に位置する第2基板13は、その外径が第1マグネ
ット7の内径より小さな同じくリング形状をもってい
る。
うに同心配置された状態でコイル14を環状に配列して
コイル外側及び内側を各々固定支持しており、第1基板
12と第2基板13の間の第1マグネット7に対面する
部分は基板が存在しない中空域となってる。このため第
1マグネット7は第1基板12と第2基板13の間の中
空域に進入して配置することができ、これによって第1
マグネット7を上部の第2マグネット9と同様、可能な
限りコイル14に近接して配置することができる。
る。ステータ11は、外周側の第1基板12と内周側の
第2基板13を同心配置した状態で、この実施形態にあ
っては6つのコイル14A〜14Fを第1基板12と第
2基板13の間に環状に配列固定している。即ち、複数
のコイル14A〜14Fは略二等辺台形の形状をもち、
外周側に位置するコイル底辺部を第1基板12に固定
し、コイル上辺部(頂点部)を第2基板13に固定して
いる。
有する丸形導電線あるいは平形導電線を用いて巻かれた
空芯コイルであり、コイル内側の巻き始めの端子部は内
周側の第2基板13の配線に結線しており、コイル外側
の巻き終りの端子部は外周側の第1基板12の配線に結
線している。ステータ11に設けている6つのコイル1
4A〜14Fは対角に位置するコイル同士で対を成し、
3相駆動される例を示している。即ち、コイル14Aと
14D、コイル14Bと14E、コイル14Cと14F
の対を成して3相駆動される。
〜14Fを外して同心配置された第1基板12と第2基
板13の配線パターンを示している。また図3にあって
は、コイル14A〜14Fは想像線でその配置位置を表
わしている。外周側の第1基板12の配線は、6つのコ
イル14A〜14Fのコイル巻き終りの端子部を結線す
るための配線ランド15を6箇所に形成している。
Cの配線ランド15は各々独立した配線であるが、後半
の3つのコイル14D〜14Fの配線ランド15は共通
配線としている。内周側に位置する第2基板13上には
6つのコイル14A〜14Fのそれぞれのコイル内側の
巻き始め端子部を結線するための6つの配線ランド16
が設けられている。6つの配線ランド16のうち相対す
る組のコイル間を結ぶ配線は、第2基板13を貫通した
スルーホールにより結線されている。
に位置するコイルが対となるが、対となるコイルを第2
基板13の配線で結線する場合、それぞれの配線が交差
する関係にある。このため、両面配線基板のスルーホー
ルにより、対角に位置するコイル巻き始め端子部を結線
する配線ランド16間の配線を行っている。ここで第2
基板13は外径を極力小さくするためにスルーホールの
ある両面配線基板を使用しているが、コイル結線用のラ
ンド部となる配線ランド16の外側に配線を許すように
外径を大きくすれば、片面配線基板であっても対角する
コイル間の結線が実現できる。
接続配置する6つのコイルのコイル巻き方向は、対とな
るコイルの巻き方向が同じであると電流の向きが逆とな
り、モータとして成り立たなくなるので、対になるコイ
ルの巻き方向は図3の矢印のように逆にし、コイル14
A〜14Fの電流方向が全て同じとなるようにする。例
えばコイル14Aと14Dの対を例にとると、電流はコ
イル14Aの配線ランド15に結線されたコイル巻き終
り端子部から供給されて、内側の第2基板13に設けた
配線ランド16に結線されている巻き始め端子部に流れ
出す。続いて対角位置にあるコイル14Dの配線ランド
16に結線されたコイル巻き始めの端子部から流れ込ん
で、外周側の第1基板の配線ランド15に結線されてい
るコイル巻き終りの端子部に流れ出す。
端子部からコイル巻き始め端子部に電流が流れ、コイル
14Dはコイル巻き始め端子部からコイル巻き終り端子
部へと逆に電流が流れる。したがってコイル14Aに対
しコイル14Dの巻き方向を逆にすることにより、コイ
ル14Aと14Dの電流方向を同じにすることができ
る。この関係は同じく対角で対をなすコイル14Bと1
4E及びコイル14Cと14Fについても同様である。
板13にコイル14A〜14Fの外周側と内周側を固定
しただけでは剛性が不足し、モータ駆動時にビビリ等が
発生するような場合は、隣接するコイルの二等辺部間の
隙間に接着剤を滴下してコイルを相互に固着することで
剛性を高めることが望ましい。図4は図2のステータ1
1の6コイルに対応した図1の第1マグネット7と第2
マグネット9の着磁状態を示す。即ち、図4(a)が第
1マグネット7の着磁状態であり、円周方向に8極に分
けてS極とN極を交互に形成している。また図4(b)
は図1の第2マグネット9の着磁状態であり、円周方向
に8極に分割してN極とS極を交互に形成しており、第
1マグネット7の軸方向に対面して配置された状態で第
1マグネット7のS極に対し第2マグネット9のN極が
対向するように配置される。
1実施形態の扁平モータにあっては、図1から明らかな
ように、ステータ11のコイル配置に使用する基板とし
てロータ4側の第1マグネット7に面する部位を取り除
いた第1基板12と第2基板13を同心配置した二重リ
ング構造とし、基板が取り除かれた空間にロータ4側の
第1マグネット7が配置されることで、基板の厚さ分、
第1マグネット7をコイル14に接近させ、その分、磁
気回路のギャップを狭くしてモータ効率を向上すること
ができる。また従来構造に比べ基板の厚さ分、第1マグ
ネット7をコイル14に接近させていることから、その
分モータの厚さを薄くできる。
の第1実施形態の第2マグネット9をヨークプレート3
0に置き換えたことを特徴とする。扁平モータ21にお
いて、ハウジング22側の軸受部23に対し回転可能に
支持された回転軸25にホイール26が固定されてい
る。ホイール26の下側には多極着磁した円板状のマグ
ネット27を有するバックヨーク28が固定されてい
る。
7と軸方向に対面して対向ヨーク30が配置される。対
向ヨーク30はマグネット27の吸引力によりホイール
26に圧着している。このホイール26、マグネット2
7、バックヨーク28及び対向ヨーク30によって、ロ
ータ24が構成される。マグネット27と対向ヨーク3
0との間に発生している磁界中には、第1基板32、第
2基板33及び複数のコイル34を有するステータ31
が位置し、コイル34に通電すると、マグネット27と
の相対力により回転力が発生する。
3に示した第1実施形態の場合と同様、外周側の第1基
板32は内径がマグネット27の径よりも大きなリング
状であり、また内周側の第2基板13は外径がマグネッ
ト27の内径より小さなリング状であり、マグネット2
7に対面する部位には基板が存在しないため、マグネッ
ト27は対向ヨーク30と同様にコイル34に対し可能
な限り近接して配置することができる。
マグネット27を第1基板32と第2基板33の間の中
空域に進入させて基板の厚さ分だけコイル34に近接さ
せることができ、その分、磁気回路のギャップを狭くし
てモータの効率を向上し、また基板の厚さ分、モータの
軸方向の寸法を薄くすることができる。図6は本発明の
第3実施形態であり、図1の第1実施形態についてコイ
ルと基板の位置関係を逆にしたことを特徴とする。扁平
モータ21において、ロータ24はホイール26の下部
に多極着磁した円板状の第1マグネット27を第1バッ
クヨーク28で固着し、ホイール26の上部に第1マグ
ネット27と軸方向に対面して第2マグネット29を第
2バックヨーク30で装着し、第2バックヨーク30は
第1マグネット27と第2マグネット29の吸引力によ
りコイル26に圧着されている。
3及び複数のコイル34で構成される。この実施形態に
あっては、第1基板32の内径が上部に位置する第2マ
グネット29の外径よりも大きなリング状であり、内周
に位置する第2基板33は外径が第2マグネット29の
内径より小さなリング状となり、第2マグネット29に
対面する部位には基板が存在しない。
1マグネット27と同様にコイル34に対し基板の中空
域に進入して可能な限り近接配置することができる。こ
のため図6の第3実施形態にあっても、第2マグネット
29を基板の厚さ分コイル34に近接できることで、磁
気回路のギャップを狭くしてモータの効率を向上でき、
また基板の厚さ分だけモータの軸方向の寸法を薄くする
ことができる。
モータ構造としては図1の第1実施形態を例にとってお
り、そのステータ11のコイルとして図2の6つのコイ
ルに対し、図7の第4実施形態にあっては9つのコイル
としたことを特徴とする。図7のステータ11におい
て、外周側の第1基板12と内周側の第2基板13の同
心配置状態で図示のように円周方向に9つのコイル14
A〜14Iが外周側の底辺部及び内周側の頂点部を固定
して配置される。この9コイルのステータ11にあって
は、円周方向のコイル間隔が狭いことから、コイル14
A〜14Iは略二等辺三角形のコイル形状をもってい
る。
〜14Iを取り除いた状態の説明図であり、第1基板1
2と第2基板13の配線状態が示される。尚、コイル1
4A〜14Iは想像線で表わしている。図7のステータ
11の9コイルにあっては、120°間隔で3つのコイ
ルを組として3相駆動される。即ち、コイル14A,1
4D,14G、コイル14B,14E,14H、更にコ
イル14C,14F,14Iとなる3組のコイル群が形
成される。
20°間隔で配置されている3つのコイルの組のそれぞ
れに電流を供給して3相駆動するための配線が設けられ
ており、第1基板12は片面配線基板であり、第2基板
13はスルーホールを用いた両面配線基板としている。
この場合のコイル14A〜14Iのコイル巻き方向は矢
印で示す方向となっている。
を例にとると、コイル14A,14Gは同じ巻き方向で
あり、これに対しコイル14Dの巻き方向が逆方向とな
っている。またコイル14A,14D,14Gに対する
第1基板12と第2基板13の配線は、第1基板12の
3つの配線ランド15と第2基板13の3つの配線ラン
ド16を使用して行われる。
1基板12の最初の配線ランド15を結線し、コイル1
4Aの内側の巻き始めの端子部を第2基板13の配線ラ
ンド16に結線する。続いて第2基板13のコイル14
Aの配線ランド16からコイル14Dの配線ランド16
にスルーホールによる配線が行われ、コイル14Dの内
側の巻き始め端子部が結線され、コイル14Dの外側の
巻き終りの端子部が第1基板12の配線ランド15に結
線される。
した配線ランド15は、コイル14Gの配線ランド15
に配線されて、その巻き終りの端子部に結線され、コイ
ル14Bのコイル内側の巻き始め端子部が第2基板13
の配線ランド16に結線されている。この関係は残り二
組のコイル14B,14E,14H及びコイル14C,
14F,14Iについても同様である。
に使用される図1の第1マグネット7及び第2マグネッ
ト9の磁極配置である。即ち図9(a)が第1マグネッ
ト7の磁極配置であり、図9(b)が第2マグネット9
の磁極配置となる。第1マグネット7の磁極配置及び第
2マグネット9の磁極配置のいずれについても、円周方
向で14極に分けてS極とN極を交互に配置しており、
また第1マグネット7と第2マグネット9の軸方向の対
面する磁極は一方がS極であれば他方はN極、また一方
がN極であれば他方がS極となるように形成されてい
る。
2極とした本発明の扁平モータにあっても、図1の第1
実施形態と同様、ステータ11の第1基板12と第2基
板13の間の中空域に第1マグネット7側を進入させ
て、第2マグネット9と同様、コイル14に対し可能な
限り近接配置できることで、磁気回路のギャップ狭くし
てモータの効率を向上し、同時に軸方向のモータの厚さ
を基板の厚さ分、薄くすることができる。
イル12極の扁平モータを例にとるものであったが、本
発明はコイル数やマグネット極数に限定されることな
く、第1基板12と第2基板13の間の中空域にマグネ
ットあるいはヨークを進入させてコイルに近接配置させ
る構造を実現することができる。
テータのコイル配置に使用する基板として、コイルとの
結線に必要な外周部と内周部を残したリング状の第1及
び第2の基板による二重リング構造として、基板が取り
除かれた中空域に侵入してロータ側のマグネットあるい
はヨークを配置することで、基板の厚さ分、マグネット
あるいはヨークをコイルに近接させることができ、その
分、磁気回路のギャップを狭くしてモータの効率を向上
し、同時にモータの軸方向の厚さを基板の厚さ分、薄く
することができる。
した断面図
面図
平面図
明図
した断面図
した断面図
を示した断面図
平面図
明図
平面図
Claims (8)
- 【請求項1】多極着磁した円板状のマグネットを有し、
軸受部に回転可能に支持されたロータと、 基板上に環状に配列した複数のコイルを前記マグネット
の軸方向に対面して固定配置したステータとを備えた扁
平モータに於いて、 前記ステータは、前記マグネットと軸方向に対面して内
径が前記マグネットの外径よりも大きなリング状の第1
基板と外径が前記マグネットの内径よりも小さなリング
状の第2基板を有し、前記第1基板と第2基板を同軸配
置した状態で前記複数のコイルの外周部を第1基板に固
定し内周部を第2基板に固定して環状に配置し、更に、
前記マグネットを前記第1基板と第2基板の間の中空域
に進入させて前記コイルに近接配置したことを特徴とす
る扁平モータ。 - 【請求項2】請求項1記載の扁平モータに於いて、前記
ロータは多極着磁した円板状の第1マグネットと、前記
第1マグネットと軸方向に対面して距離をおいて配置し
た多極着磁した円板状の第2マグネットを有し、 前記ステータを前記第1マグネット及び前記第2マグネ
ットと軸方向に対面して間に配置し、且つ前記第1基板
と第2基板の間の中空域に前記第1マグネットと第2マ
グネットのいずれか一方を進入させて前記コイルに近接
配置したことを特徴とする扁平モータ。 - 【請求項3】請求項1記載の扁平モータに於いて、前記
ロータは多極着磁した円板状のマグネットと、前記マグ
ネットと軸方向に対面して距離をおいて配置した対向ヨ
ークを有し、 前記ステータを前記マグネット及び前記対向ヨークと軸
方向に対面して間に配置し、且つ前記第1基板と第2基
板の間の中空域に前記マグネットを進入させて前記コイ
ルに近接配置したことを特徴とする扁平モータ。 - 【請求項4】請求項1乃至3のいずれかに記載の扁平モ
ータに於いて、前記ステータは、 略二等辺三角形或いは略二等辺台形を成した前記コイル
の外周側底辺部を前記第1基板に固定すると共に前記コ
イルの内周側頂点又は上辺部を前記第2基板に固定し、 前記コイルの巻き終りの端子部を前記コイル底辺部或い
はその近傍の前記第1基板に接する範囲に配置して前記
第1基板上の配線に結線し、 前記コイルの巻き始めの端子部を前記コイルの頂点又は
上辺部、或いはその近傍の前記第2基板に接する範囲に
配置して前記第2基板上の配線に結線することを特徴と
する扁平モータ。 - 【請求項5】請求項1記載の扁平モータに於いて、前記
ステータは、前記第1基板が片面配線基板であり、前記
第2基板がスルーホールを有する両面配線基板であるこ
とを特徴とする扁平モータ。 - 【請求項6】請求項1記載の扁平モータに於いて、前記
コイルは自己融着層を有する丸形導電線を用いた空芯コ
イルであることを特徴とする扁平モータ。 - 【請求項7】請求項1記載の扁平モータに於いて、前記
コイルは自己融着層を有する平形導電線を用いた空芯コ
イルであることを特徴とする扁平モータ。 - 【請求項8】請求項1記載の扁平モータに於いて、前記
同心配置された第1基板と第2基板の間に環状に配置さ
れた複数のコイルは、隣接するコイルの二等辺部間を接
着固定したことを特徴とする扁平モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32938296A JP3177177B2 (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 扁平モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32938296A JP3177177B2 (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 扁平モータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10174399A true JPH10174399A (ja) | 1998-06-26 |
JP3177177B2 JP3177177B2 (ja) | 2001-06-18 |
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