JPH10309052A - スター巻線方式一体形ステータ及びその製造方法とこれを用いたブラシレスｄｃモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステータが２コイルスター巻線方式の一体形で
構成され、２相電波駆動方式で駆動され、２相にトルク
リプルを抑制すると同時に構造が極めて簡単であり、不
要なコイルの損失を除去して低廉な費用で製造できるス
ター巻線方式一体形ステータ及びその製造方法とこれを
用いたＢＬＤＣモータを提供すること。 【解決手段】本発明はそれぞれ多数の突起部が多数の凹
溝部からなるスター形状に巻き付けられ、互いに所定の
位相差をおいて配置された第１及び第２ステータコイル
１１，１３と、前記第１及び第２ステータコイルをその
内に埋め込んで互いに絶縁させて支持するための環状支
持体から構成されることを特徴とする２相全波駆動方式
ステータを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スター巻線方式一
体形ステータ及びその製造方法とこれを用いたブラシレ
スＤＣモータに係り、特に、ステータが２コイルスター
巻線方式の一体形で構成され、２相全波駆動方式で駆動
され、２相にトルクリプルを抑制すると同時に構造が極
めて簡単であり、不要なコイルの損失を除去して低廉な
費用で製造できるスター巻線方式一体形ステータ及びそ
の製造方法とこれを用いたブラシレスＤＣモータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレス（以下、ＢＬと略す）ＤＣモ
ータは、ステータコアをもっているか否かによって分類
すると、一般に、コップ（円筒）構造のコア形（または
ラジアル形）とコアレス形（またはアキシャル形）とに
分けられる。

【０００３】コア形構造のＢＬＤＣモータは、内周部に
設けられた多数の突起に電磁石構造をもつためにコイル
が巻き取られた円筒形のステータと円筒形の永久磁石か
らなるロータで構成された内部磁石形と、或いはステー
タが外周部に設けられた多数の突起に上／下方向にコイ
ルが巻き取られており、その外部に多極着磁された円筒
形の永久磁石からロータが構成された外部磁石形とに分
類される。

【０００４】このようなコア形ＢＬＤＣモータは、磁気
回路が軸を中心としてラジアル方向に対称である構造を
もっているので、振動性ノイズが少なく、低速回転に適
し、良好なトルクを有する長所をもっている反面、ステ
ータ制作時に継鉄（yoke）の材料損失が大きく、量産時
に設備投資費用が高いという短所をもっている。また、
ステータ及びロータの構造が複雑であり、薄型化が不利
であり、高効率化に難しさがあり、コギング（cogging
）トルクが発生するという問題点がある。

【０００５】一方、かかるコア形ＢＬＤＣモータの短所
を改善するために提案された従来のコアレス形ＢＬＤＣ
モータは、環状磁石とヨークからなるロータが回転軸に
固定結合され、印刷回路基板（以下、ＰＣＢと略す）に
多数のステータコイルが巻き付けられているステータに
ペアリングを通して回転軸が結合された構造を取ってい
る。

【０００６】前記コアレス形ＢＬＤＣモータは、多数セ
ットの磁石が一体形になっているロータとその下側に配
置された多数セットの電磁気力を発生するステータコイ
ルからなるステータとの間に軸方向と同じ方向をもつ上
／下方向の磁気回路が形成されるので、ステータの吸引
力または反発力とステータの不均一な着磁に起因してベ
アリングの間に緩衝ばねを挿入させても軸方向の振動が
構造的に大きく発生する。

【０００７】また、この軸方向の振動は、モータ装着回
転駆動時に全体システムの共振を誘発して回転騒音を増
加させる。従って、高速回転時にモータ全体の効率は損
失の無い関係で良好である反面、回転騒音に振動性騒音
が合成されて異常音を誘発することがある。

【０００８】その結果、コア形ＢＬＤＣモータに比べて
材料損失を最小化することができ、量産性が良好であ
り、薄型化及び小型化が可能であって低価格及び高効率
化を図ることができるが、回転時に軸方向振動で騒音発
生が大きいという致命的な欠点をもっている。

【０００９】そこで本出願人は、１９９６年１月１８日
付けで韓国特許出願第９６−９７６号及び第９６−９７
７号として、ロータ回転時に発生する軸方向振動を互い
に相殺すると同時に、トルクを２倍以上増加させること
のできるダブルロータ／ステータ方式のコアレス形ＢＬ
ＤＣモータを提案している。

【００１０】例えば、前記特許出願第９６−９７７号で
提案されたコアレス形ＢＬＤＣモータは、多数セットの
Ｎ極とＳ極の磁石が交互に配置されたディスク形第１及
び第２ロータと、前記ロータの中央にブッシングを通し
て結合された回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持す
る左／右側ケースと、それぞれ前記第１及び第２ロータ
の間に所定の間隙をおいて設置され、前記第１及び第２
ロータに相互反対方向の電磁気力を印加するために多数
のボビンレスステータコイルを備えた第１及び第２ステ
ータとから構成されている。

【００１１】前記先出願では、第１及び第２ダブルロー
タの中間にそれぞれ多数の巻き付けられたステータコイ
ルがＰＣＢ左右側に実装されたダブルステータ構造をも
っており、全体的にステータ及びロータ回転軸に対して
対称構造の磁気回路を形成する。

【００１２】この場合、対応する第１及び第２ステータ
のステータコイルは、第１及び第２回転ロータの対応す
る各磁石を相互吸引するか、或いは相互反発にコイルの
巻線方向と電流流れ方向が設定されている。従って、第
１及び第２ロータは第１及び第２ステータによって相互
反対方向の同じサイズの吸引力または反発力を受け、各
ステータによって第１及び第２ロータに作用する吸引力
または反発力は相互相殺されるので、ロータの軸方向振
動は最小化される。

【００１３】一方、本出願人は、前記対称構造のダブル
ロータ／ステータ方式のコアレス形ＢＬＤＣモータのス
テータをインサートモールディングによる単一体から構
成して、耐久性と生産費の節減を図ることのできる改良
発明を、韓国特許出願第９６−１８７６７号（１９９
６．５．３０）として提案している。

【００１４】前記ＢＬＤＣモータにおいては、図７
（Ａ）に示すように、上部／下部ケース７１Ａ，７１Ｂ
の中間にステータ５１の外周部６７が上／下に延設さ
れ、該外周部６７がこれらケース７１Ａ，７１Ｂ間に結
合されて、円筒形ケースを形成している。

【００１５】前記ステータ５１の上／下部では、所定の
エアギャップをおいて磁石分割多極配置構造をもつ上部
ロータ７３Ａと下部ロータ７３Ｂが中央部のブッシング
７５Ａ，７５Ｂを通して回転軸７７に固定結合されてい
る。

【００１６】前記各ロータ７３Ａ，７３Ｂは、８個の磁
石８１Ａ，８１Ｂ、即ち４個のディスク形Ｎ極磁石と４
個のディスク形Ｓ極磁石が交互に、非磁性体、例えばＰ
ＥＴ、ナイロン６６またはＰＢＴからなり、ブッシング
７５Ａ，７５Ｂと一体に形成された支持体７９によって
それらの円周部が支持され、背面に環状の磁石ヨーク８
３Ａ，８３Ｂが一体に取り付けられて８個の磁石８１に
対する磁気回路が形成された構造である。

【００１７】前記８個の磁石８１Ａ，８２Ｂとステータ
アセンブリ５１の角形コイル５５との間の相互配置関係
は、図７（Ｂ）に示すように、斜線ハッチングを付して
示すようなディスク形磁石８１Ａ，８１Ｂが、角形ボビ
ン５３の扇形貫通孔６５、即ち角形コイル５５の貫通孔
６５に対向して配置された構造である。

【００１８】一方、前記上部ロータ７３Ａの磁石ヨーク
８３Ａの上側には、ホール素子位置検出用補助磁石８５
が取り付けられており、この磁石８５は、上部ケース７
１Ａの内周部に固定設置されたコントロールＰＣＢ８７
のホール素子８９と対向配置されている。また、コント
ロールＰＣＢ８７の一側辺には、ステータ５１の上部端
子６３Ａが押入結合される雌コネクタ９１が設置されて
いる。

【００１９】前記上部ケース７１Ａと下部ケース７１Ｂ
の中央部には、上／下部ベアリング９３Ａ，９３Ｂが固
定設置されており、このベアリング９３Ａ，９３Ｂを通
してロータ７３Ａ，７３Ｂの回転軸７７が回転可能に支
持されている。

【００２０】図７（Ａ）中の参照番号９５は間隔を維持
するためのブッシングであり、９７は上部／下部ケース
７１Ａ，７１Ｂを固定させるための固定スクリュー（ボ
ルト）である。

【００２１】一方、前記ステータ５１は、図８（Ａ）及
び（Ｂ）に示すように、プラスチック角形ボビン５３に
コイル５５が角形で巻き取られており、このような６個
の角形ボビンコイル５５がインサートモールディング
（insert molding）方式でコイルに対する相互結線がな
されるようにする補助ＰＣＢ５７と共に樹脂絶縁材料に
よってディスク形態に成形される。

【００２２】ここで、補助ＰＣＢ５７とステータボディ
５９の中央には貫通孔６１が形成されており、ステータ
ボディ５９の一側辺にはコントロールＰＣＢ８７との電
気的連結のための上部端子６３Ａと、多段積層構造を採
用する場合に、他の段のステータとの相互電気的連結の
ための下部端子６３Ｂとが埋込形成されている。

【００２３】このようなボビンコイル５５は別途の専用
巻線器を使用せず、プラスチック角形ボビン５３を使用
して自動化の容易な一般単軸及び多軸巻線器で巻き取る
ことができ、巻取りに用いられるコイルは従来のような
ボンディングワイヤではなく、これよりも２５％〜５０
％程度コストの安い一般絶縁銅線を使用することができ
る。

【００２４】前記構造ではステータ５１を単一体で構成
されると同時にボビン５３を用いてコイル５５を巻取り
／組立することができるため、高い生産性と低廉な製造
費用を実現することができ、コイル５５間にも確実な絶
縁がなされ、防湿、振動吸収性及び耐食性にも優れてお
り、全体的なモータの支持強度が増加して耐久性が向上
することができる。

【００２５】しかも、前記ボビンコイルの代わりにボビ
ンレスコイルを使用してインサートモールディング方式
でステータを一体に成形した場合には、ボビンの厚さだ
けエアギャップを減らすことができ、鎖交磁束密度の増
加によってモータの出力をさらに増強することができ
る。

【００２６】ところが、前記従来のモータでは、図９
（Ａ）に示すような扇形の巻線コイルＬを多数個使用し
ており、３相全波駆動方式では、図１０（Ａ）及び
（Ｂ）に示すようにステータコイルＬ１〜Ｌ６の数が６
または９個であり、出力トランジスタＴＲ１〜ＴＲ６の
数が６個であり、ロータの位置を検出するための位置セ
ンサ（ホール素子）Ｈ１〜Ｈ３の数が３個から構成され
ている。

【００２７】また、２相全波駆動方式では、図９（Ｂ）
及び（Ｃ）に示すように、ステータコイルＬ１〜Ｌ８が
４，８または１２であり、出力トランジスタＴＲ１〜Ｔ
Ｒ８が４，６または８個であり、位置センサＨ１，Ｈ２
の数が２個である。

【００２８】前記事項をまとめると、下記の表１の通り
である。

【００２９】

【表１】

【００３０】前記表１のように、従来では、ステータを
形成する時、補助ＰＣＢを用いて３相の場合には６個の
コイル（Ｌ１〜Ｌ６）（図１０（Ａ），（Ｂ）及び図８
（Ａ），（Ｂ）参照）、２相の場合には８個のコイル
（Ｌ１〜Ｌ８）（図９（Ｂ），（Ｃ）参照）の端子を相
互連結し、インサートモールディングさせて製作してい
た。従って、多数のコイルを予備結線しなくてはならな
いことによる生産性の低下とコスト上昇要因を改善する
必要があった。

【００３１】また、同一サイズをもつモータで最大の出
力を得るためには、一般に、ロータの磁石極数を増加さ
せることによりトルクを増加させているが、この場合に
は、コイル数量が同時に増加することになるので、経済
性の無い改善策になった。

【００３２】一方、図９（Ａ）に示すような従来のアキ
シャル形ＢＬＤＣモータにおいて、コイルＬは駆動時に
ロータの磁石（図７（Ｂ）の８１Ａ，８１Ｂ）と作用し
てトルクを発生させる導体部分が、回転軸即ち中心から
放射状に伸びた線と平行な部分ＬＡ，ＬＣであり、約１
／３に当たる残部即ち垂直交差部分ＬＢ，ＬＤはただコ
イルＬの形状を保つのに必要な部分でしかないので、こ
れら垂直交差部分ＬＢ，ＬＤは全体モータの損失部分で
ある。

【００３３】従って、前記のようなロータのトルクに作
用しない垂直交差部分を最小限に減らすことが要求され
ている。しかも、前記コイルの素材は一般絶縁銅線より
１．５〜２倍程度高価なボンディングワイヤであり、そ
のようなボンディングワイヤを使用しないコイル構造が
要望されている。

【００３４】また、前記表１のように、一般に、２相全
波方式が３相全波方式に比べてトルクリプルの面で不利
であり、出力トランジスタの数が相対的に多いという短
所があるが、駆動回路が３相駆動方式に比べて経済的で
あり、設計の自由度において多くの長所をもっていると
知られている。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明はこの
ような従来の技術の問題点を解決するためのもので、そ
の目的は、ステータが２コイルスター巻線方式の一体形
で構成され、２相全波駆動方式で駆動され、２相にトル
クリプルを抑制すると同時に構造が極めて簡単であり、
不要なコイルの損失を除去して低廉な費用で製造できる
スター巻線方式一体形ステータ及びその製造方法とこれ
を用いたＢＬＤＣモータを提供することにある。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、それぞれ多数の突起部が多数の凹溝部か
らなるスター形状に巻き付けられ、互いに所定の位相差
をおいて配置された第１及び第２ステータコイルと、前
記第１及び第２ステータコイルをその内に埋め込んで互
いに絶縁させて支持するための環状支持体から構成され
ることを特徴とするスター巻線方式一体形ステータを提
供する。

【００３７】前記各ステータコイルは、４個の突起部と
４個の凹溝部から構成され、前記第１及び第２ステータ
コイルの間には下記の式（１）で決定される位相差θを
もって位置設定される。

【００３８】 θ＝３６０／２Ｐ±３６０／Ｐ …（１） （ここで、Ｐはロータの磁極数である）

【００３９】また、本発明によれば、それぞれ多数の突
起部と多数の凹溝部からなるスター形状に巻き付けら
れ、互いに所定の位相差θをおいて配置された第１及び
第２ステータコイルから構成されるステータと、前記ス
テータと軸方向に所定のエアギャップをおいて軸に支持
された少なくとも一つのディスク形多極ロータと、互い
に前記第１及び第２ステータコイル間の位相差と同一の
位相差をもち、前記ステータに配置されて前記回転する
ロータの磁極を検出するための第１及び第２位置検出手
段と、前記第１及び第２位置検出手段の磁極検出に応じ
て前記第１及び第２ステータコイルを駆動させるための
駆動制御手段から構成され、前記位相差はθ＝３６０／
２Ｐ±３６０／Ｐ（ここで、Ｐはロータの磁極数であ
る）で設定されることを特徴とするＢＬＤＣモータを提
供する。

【００４０】前記第１及び第２ステータコイルは環状支
持体に埋込固定されており、前記ステータによって回転
するロータは軸方向にステータを中間において両側に配
置されたダブルロータから構成されることができる。

【００４１】前記駆動制御手段は、それぞれベースに前
記磁極検出による駆動信号が印加される一対のＰＮＰ形
第１及び第３トランジスタと、それぞれベースに前記磁
極検出による駆動信号が印加され、コレクタがそれぞれ
前記第１及び第３トランジスタのコレクタに互いに共通
連結された一対のＮＰＮ形第２及び第４トランジスタ
と、駆動電源の印加される前記第１及び第３トランジス
タの共通エミッタと接地との間に直列接続された一対の
第１及び第２キャパシタから構成され、前記第１及び第
２キャパシタの接続点と第１及び第３トランジスタの共
通コレクタとの間に前記第１ステータコイルが接続さ
れ、前記第１及び第２キャパシタの接続点と第２及び第
４トランジスタの共通コレクタとの間に前記第２ステー
タコイルが接続される。

【００４２】しかも、前記駆動制御手段は、前記磁極検
出に応じて第１ステータコイルを駆動するための４個の
第１トランジスタグループと、前記磁極検出に応じて第
２ステータコイルを駆動するための４個の第２トランジ
スタグループとから構成されることも可能である。

【００４３】一方、別の本発明によれば、前記一体形ス
テータは一般絶縁コイルを一般巻線器によって環状に予
備巻線する段階と、前記環状のコイルをスター形状に成
形して一対のステータコイルを設ける段階と、その後樹
脂を用いて上部面と下部面にそれぞれスター形状の第１
及び第２凹溝がロータの磁極数に関連した位相差をもつ
コイルホルダを成形する段階と、前記第１及び第２凹溝
にそれぞれ一個の第１または第２コイルを挿入して樹脂
モールディングさせ、コイルホルダと一体化させる段階
とから構成される製造工程によって製造されることがで
きる。

【００４４】前述したように、本発明では、例えば２相
全波方式で駆動されるステータがスター形状に巻き付け
られた上部及び下部コイルをロータの磁極数による所定
の位相角差をおいて配置して一体に成形させて製作され
るので、コイルの損失とトルクリプルを最小化させるこ
とができ、且つコイルの素材として一般絶縁ワイヤを使
用して一般巻線器で巻線及び成形が可能であって、材料
費節減と巻線設備の新しい投資が不要であり、構造が簡
単であって組立生産性が著しく増加する。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００４６】図１（Ａ）は本発明による２相全波駆動方
式のスター巻線構造をもつステータの平面図、図１
（Ｂ）は図１（Ａ）中のＡ−Ａ線断面図、図２は８極ロ
ータとステータコイルとの間の配置関係を示す説明図、
図３は図２のステータコイルと８極界磁石との展開図、
図４は本発明による２相２コイル方式ステータに対する
４トランジスタ方式駆動回路図、図５は１２極ロータと
ステータコイルとの間の配置関係を示す説明図、図６
（Ａ）は図５のステータコイルと１２極界磁石との展開
図、図６（Ｂ）は本発明による２相２コイル方式ステー
タに対する８トランジスタ方式駆動回路図である。

【００４７】まず、図１（Ａ）及び（Ｂ）を参照する
と、本発明の２相２コイル方式ステータは、樹脂からな
るコイルホルダ９の上部面１と下部面３に形成されたス
ター形状の凹溝５，７に、スター形状に巻き付けられた
上部及び下部コイルＬ１，Ｌ２（１１，１３）が埋め込
まれ、中央部に貫通孔１４の設けられた構造をもつ。

【００４８】前記上部及び下部コイル１１，１３はそれ
ぞれ９０°間隔をもつ４個の突起部と４個の凹溝部をも
つ一種のスター形状になされ、上部及び下部コイル１
１，１３間の位相差θは、下記式（１）のような値をも
つように設定される。

【００４９】 θ＝３６０°／２Ｐ±３６０°／Ｐ …（１） （ここで、Ｐはロータの磁極数である）

【００５０】また、この場合にロータの位置を検出する
ためにホール素子からなる位置センサＨ１，Ｈ２（１
５，１７）も、それらの間に前記式（１）と同じ角度の
位相差θをもつように位置設定されている。

【００５１】前記２コイル一体形ステータの製造工程は
次のように行われる。

【００５２】まず、一般絶縁コイルを一般巻線器によっ
て環状に予備巻線した後、予備巻線された環状のコイル
をスター形状に成形して一対のステータコイル１１，１
３を設ける。

【００５３】その後、樹脂を使用して、上部面１及び下
部面３にそれぞれスター形状の凹溝５，７が前記式
（１）で決定される位相差θをもつようなコイルホルダ
９を成形する。

【００５４】次に、前記凹溝５，７にそれぞれ一個のコ
イル１１，１３を挿入してエポキシモールディングまた
はインサートモールディングさせてコイルホルダ９と一
体化させる。

【００５５】しかも、この場合に、環状に予備巻線され
たコイルを、スター形状に成形することなく、直ちにス
ター形状の凹溝５，７をもつコイルホルダ９に挿入する
ことによって、成形工程を省略することができる。ま
た、スター形状に成形されたステータコイル１１，１３
を、コイルホルダ９を使用せず、インサートモールディ
ング方式で製作することも勿論可能である。

【００５６】次に、このように構成された本発明による
ステータの作用を、図２及び図３を参照して詳細に説明
する。

【００５７】図２は、８極ロータを採用した場合のロー
タとステータコイルとの間の配置関係を示す説明図であ
り、図３は、図２で本発明のステータを８極ロータと組
み合わせてＢＬＤＣモータを構成する場合のロータの回
転動作を説明するための４角ステータコイルと８極界磁
石との展開図であり、図４は、本発明による２相２コイ
ル方式ステータに対する４トランジスタ方式駆動回路図
である。

【００５８】図２に示したステータコイル１１，１３
は、８極ロータ２０に結合されるので、ステータコイル
１１，１３の間には前記式（１）より位相差θが±２
２．５°，±６７．５の中のいずれか一つの角度に設定
されることができ、本実施の形態は２２．５°に設定さ
れたことを例として説明する。また、位置センサＨ１，
Ｈ２（１５，１７）の間の位相差θも前記ステータコイ
ルＬ１，Ｌ２（１１，１３）の間の位相差θと同一に２
２．５°に設定される。

【００５９】このようにステータに対する駆動回路は、
図４のように、単一駆動電源Ｖ_M として４個の出力トラ
ンジスタＴＲ１１〜ＴＲ１４を使用して構成されること
ができる。

【００６０】この場合、第１及び第２トランジスタＴＲ
１１，ＴＲ１２の共通コレクタＡと第３及び第４トラン
ジスタＴＲ１３，ＴＲ１４の共通コレクタＣとの間にス
テータコイルＬ１，Ｌ２の一側端子が連結され、コイル
Ｌ１，Ｌ２の連結部Ｂと電源Ｖ_M 及び接地との間にはそ
れぞれキャパシタＣ１，Ｃ２が連結されている。ここ
で、各トランジスタＴＲ１１〜ＴＲ１４のエミッタとコ
レクタとの間に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２は、ト
ランジスタ保護用で採用されたものである。

【００６１】前記８極ロータ、２相、２コイルステー
タ、４出力トランジスタによってモータが構成される場
合、駆動条件は下記の表２の通りである。

【００６２】

【表２】

【００６３】前記表２のようにトランジスタ駆動条件が
設定される場合、例えば０°の場合を説明すると、位置
センサＨ１はＮ極を検出し、位置センサＨ２は磁極と磁
極との間に位置しているので、いずれの極性も検出する
ことができない。

【００６４】この場合、ロータ２０が一側方向、例えば
図３の左方向Ｍに回転トルクを受けるようにするために
は、位置センサＨ１，Ｈ２がＮ極を検出すると、コイル
Ｌ１は接続点Ｂから接続点Ａへ電流が流れ、コイルＬ２
は接続点Ｂから接続点Ｃへ電流が流れるようにし、前記
と逆にＳ極を検出する場合には、それぞれ前記と反対方
向にコイルに電流が流れるようにトランジスタを駆動す
ることが必要である。

【００６５】前記位置センサＨ１，Ｈ２とトランジスタ
ＴＲ１１〜ＴＲ１４の入力端子であるベースとの間に
は、図示していない論理回路が挿入されているため、前
記表２のようにトランジスタがオン状態となるようにす
る。

【００６６】即ち、位置センサＨ１がＮ極を検出する場
合、トランジスタＴＲ１２のみがオン状態となるように
制御信号が印加され、キャパシタＣ２に充填されていた
電荷の放電電流がコイルＬ１とトランジスタＴＲ１２を
通して接地へ流れる。次に、ロータが２２．５°回転し
た場合は、位置センサＨ２が全てＮ極を検出するように
なってトランジスタＴＲ１４が駆動され、前記表２のよ
うな方向にコイルＬ２に電流が流れる。このような方式
で、位置素子Ｈ１，Ｈ２がロータの磁極を検出すること
によって、コイルＬ１，Ｌ２に流れる電流の方向が決定
される。

【００６７】このように、回転するロータ２０の磁極検
出によってステータコイルＬ１，Ｌ２を通して流れる電
流の方向が変更されると、ロータはフレミングの左手法
則によって力を受け、この場合にロータ２０は図３の左
方向にトルクが発生して移動する。

【００６８】本発明では、ロータ２０の回転トルクを発
生する磁束と交差するステータコイル１１，１３の直線
導体部分が、従来の扇形形状のボビンレスコイルと比較
してほぼ相互同一であると言えるが、コイルの形状を保
つのに必要な曲線部分が従来と比較して約１／３程度減
る。

【００６９】また、本発明のスター巻線構造のステータ
では、価格の低廉な一般ワイヤを使用して一般な巻線器
によってステータコイルの製作がなされることができ、
樹脂からなるコイルホルダ９の両側面に埋込成形される
ので、全体的に耐振動性及び耐湿性、絶縁性を持ちなが
ら只２個の巻線コイルを使用するので、コイリング作業
とコイルの結線作業が容易であり、生産性が大きく向上
する。

【００７０】しかも、４トランジスタによってステータ
の駆動が可能であり、８トランジスタ駆動方式に比べて
費用節減を図ることができる。

【００７１】また、従来の扇形形状のコイルをもつモー
タと比較して、本発明のスター巻線構造モータでは、コ
イルが４個の三角突起形状を成しているため、トルクリ
プルのサイズが扇形形状のコイルに比べて相対的に小さ
くなる長所ももっている。

【００７２】一方、図５及び図６（Ａ）を参照すると、
図５は１２極ロータを採用した場合のロータとステータ
コイルとの間の配置関係を示す説明図であり、図６
（Ａ）は図５で本発明のステータを１２極ロータと組み
合わせてＢＬＤＣモータを構成する場合、ロータの回転
動作を説明するための６角ステータコイルと１２極界磁
石との展開図である。

【００７３】図５に示したステータコイル２２，２４
は、１２極ロータ２６に結合されるので、ステータコイ
ル２２，２４の間には前記式（１）より位相差θは±１
５°，±４５°，±７５°の中のいずれか一つの角度に
設定されることができ、本実施の形態はその中から１５
°に設定されたことを例として説明する。また、位置セ
ンサＨ１，Ｈ２（２８，３０）の間の位相差θも前記ス
テータコイルＬ１，Ｌ２（２２，２４）の間の位相差θ
と同一に１５°に設定される。

【００７４】このようなステータに対する駆動回路は、
図４のように単一駆動電源Ｖ_M として４個の出力トラン
ジスタＴＲ１１〜ＴＲ１４を使用して構成されることが
できる。この場合、第１及び第２ステータコイルＬ１，
Ｌ２はトランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２の共通コレクタ
ＡとトランジスタＴＲ１３，ＴＲ１４の共通コレクタＣ
との間に直列接続されており、第１及び第２ステータコ
イルＬ１，Ｌ２間の接続点Ｂと電源Ｖ_M 及び接続点Ｂと
接地との間にそれぞれ第１及び第２キャパシタＣ１，Ｃ
２とトランジスタ保護用ダイオードＤ１，Ｄ２が連結さ
れている。

【００７５】前記１２極ロータ、２相、２コイルステー
タ、４出力トランジスタによってモータが構成される場
合、駆動条件は下記の表３の通りである。

【００７６】

【表３】

【００７７】前記表３のようにトランジスタ駆動条件が
設定される場合、例えば０°の場合を説明すると、位置
センサＨ１はＮ極を検出し、位置センサＨ２は磁極と磁
極との間に位置しているので、いずれの極性も検出する
ことができなくなる。

【００７８】この場合、ロータ２６が一側方向、例えば
図６（Ａ）の左方向Ｍに回転トルクを受けるようにする
ためには、コイル及び位置素子の位相差が１５°なの
で、位置センサＨ１，Ｈ２がＮ極を検出すると、コイル
Ｌ１は接続点Ｂから接続点Ａに電流が流れ、コイルＬ２
は接続点Ｃから接続点Ｂへ電流が流れるようにし、前記
と逆にＳ極を検出する場合は、それぞれ前記と反対方向
にコイルに電流が流れるようにトランジスタを駆動する
ことが必要である。

【００７９】従って、位置センサＨ１がＮ極を検出する
場合、トランジスタＴＲ１２のみがオン状態となるよう
に制御信号が印加され、キャパシタＣ２に充填されてい
た電荷の放電電流がコイルＬ１とトランジスタＴＲ１２
を通して接地へ流れる。次に、ロータが７．５°だけ回
転した場合は、位置センサＨ１，Ｈ２がＮ極を検出する
ようになって、トランジスタＴＲ１２，ＴＲ１３が駆動
され、前記表３のような方向にコイルＬ２に電流が流れ
る。このような方式で位置センサＨ１，Ｈ２がロータの
磁極を検出することによってコイルＬ１，Ｌ２に流れる
電流の方向が決定される。

【００８０】このように、回転するロータ２６の磁極検
出によってステータコイルＬ１，Ｌ２２を通して流れる
電流の方向が変更されると、ロータ２６は、図６（Ａ）
の左側方向にトルクが発生して移動する。

【００８１】上述したように、本発明ではステータコイ
ルと組合せ可能なロータの構造が前記式（１）を満足す
る条件で多様になされることができ、従来の２相全波駆
動方式で例えば６極４コイル、１２極８コイル及び１８
極１２コイルの場合に制限されることに比較する時、設
計の自由度が高くなる。

【００８２】しかも、本発明においては、図６（Ｂ）に
示すような周知の方式で８トランジスタを使用してステ
ータコイルＬ１，Ｌ２を駆動させることも勿論可能であ
る。

【００８３】この場合には、ステータコイルＬ１を駆動
するための４出力トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４と、ステ
ータコイルＬ２を駆動するための４出力トランジスタＴ
Ｒ５〜ＴＲ８でそれぞれ相互交番させて２個ずつのトラ
ンジスタをオンさせることにより、コイルＬ１，Ｌ２に
流れる電流の方向を制御することができる。例えば、ト
ランジスタＴＲ１，ＴＲ４を選択的に駆動させると、コ
イルＬ１には、図中の矢印Ｄ方向に電流が流れる。

【００８４】前記の説明では説明の便宜上、単一のロー
タとステータ構造をもつ例を挙げたが、図７（Ａ）に示
したダブルロータ／単一ステータ方式のＢＬＤＣモータ
にそのまま適用が容易になされることができる。

【００８５】また、前記実施の形態においては、ロータ
が磁極分割多極着磁構造をもつ場合を例として説明した
が、これに限定されず、前記図７（Ａ）に示すような磁
石分割多極配置構造をもつのも勿論可能である。

【００８６】しかも、前記例では２相２コイル構造のス
テータを説明したが、同一設計方式を適用して当分野で
通常の知識を有する者が３相３コイル構造のスター巻線
構造をもつステータを構成することができる。即ち、前
記実施の形態のロータにスター巻線構造のコイルをイン
サートモールディングによって２コイルと所定の位相差
をもつように一体に成形することにより実現されること
ができる。

【００８７】また、前記実施の形態においては各ステー
タコイルが４つ及び６つの突起部をもつスター形状にな
されたことを例としたが、本発明はこれに限定されず、
３つ以上の突起部をもつスター形状に構成することも当
業者によってなされることができる。

【００８８】以上、本発明を特定の好ましい実施の形態
を例として挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態
に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲内で当該
発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって
多様な変更と修正が可能なことは勿論である。

【００８９】

【発明の効果】前述したように、本発明では、例えば２
相全波方式で駆動されるステータがスター形状に巻き付
けられた上部及び下部コイルをロータの磁極数による所
定の位相角差をおいて配置して一体に成形させて製作さ
れるので、コイルの損失とトルクリプルを最小化させる
ことができ、且つコイルの素材として一般絶縁ワイヤを
使用して一般巻線器で巻線及び成形が可能であって、材
料費節減と巻線設備の新しい投資が不要であり、構造が
簡単であって組立生産性が著しく増加する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）本発明の適用された２相全波駆動方式の
スター巻線構造をもつステータの平面図であり、（Ｂ）
は（Ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。

【図２】８極ロータとステータコイルとの間の配置関係
を示す説明図である。

【図３】図２のステータコイルと８極界磁石との展開図
である。

【図４】本発明による２相２コイル方式ステータに対す
る４トランジスタ方式駆動回路図である。

【図５】１２極ロータとステータコイルとの間の配置関
係を示す説明図である。

【図６】（Ａ）は図５のステータコイルと１２極界磁石
との展開図であり、（Ｂ）は本発明による２相２コイル
方式ステータに対する８トランジスタ方式駆動回路図で
ある。

【図７】（Ａ）は従来の一体形ステータを用いたダブル
ロータ／単一ステータ方式のコアレス形ＢＬＤＣモータ
構造を示す一部切断軸方向断面図であり、（Ｂ）は
（Ａ）に示したステータコイルとロータ磁石との間の配
置関係を示す説明図である。

【図８】（Ａ）は図７（Ａ）に示したステータの平面図
であり、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ−Ｂ線断面図である。

【図９】（Ａ）は従来のステータコイルの拡大図であ
り、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ従来の２相全波駆動方
式のステータコイルの配置図及び駆動回路図である。

【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ従来の３相全波
駆動方式のステータコイルの配置図及び駆動回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 上部面 ３ 下部面 ５，７ 凹溝 ９ コイルホルダー １１（Ｌ１） 上部コイル １３（Ｌ２） 下部コイル １４ 貫通孔 １５，２８（Ｈ１） 位置センサ １７，３０ 位置センサ ２０，２６ ロータ ２２，２４ ステータコイル ＴＲ１〜ＴＲ８，ＴＲ１１〜ＴＲ１４ トランジスタ Ｃ１，Ｃ２ キャパシタ Ｄ１，Ｄ２ ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビュンキュウ・キム 大韓民国、ソウル、カンナム − グ、ア プグジュン − ドン 434、シンヒュン デー・アパートメント 123−202 (72)発明者 ジョーン・キム 大韓民国、ソウル、ソーデームン − グ、ホンジェ − ドン 331、ヒュンデ ー・アパートメント 101−107

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ多数の突起部と多数の凹溝部か
   らなるスター形状に巻き付けられ、互いに所定の位相差
   をおいて配置された第１及び第２ステータコイルと、 前記第１及び第２ステータコイルをその内に埋め込んで
   互いに絶縁させて支持するための環状支持体と、 から構成されることを特徴とするスター巻線方式一体形
   ステータ。
2. 【請求項２】 前記各ステータコイルは、４個の突起部
   と４個の凹溝部とから構成され、 前記第１及び第２ステータコイルの間に、 θ＝３６０／２Ｐ±３６０／Ｐ （ここで、Ｐはロータの磁極数である）で決定される位
   相差θをもって、前記第１及び第２ステータコイルが位
   置設定されることを特徴とする請求項１に記載のスター
   巻線方式一体形ステータ。
3. 【請求項３】 前記ステータは、アキシャル形ブラシレ
   スＤＣモータに用いられることを特徴とする請求項１に
   記載のスター巻線方式一体形ステータ。
4. 【請求項４】 それぞれ多数の突起部と多数の凹溝部と
   からなるスター形状に巻き付けられ、互いに所定の位相
   差θをおいて配置された第１及び第２ステータコイルか
   ら構成されたステータと、 回転可能にケースに支持された軸と、 前記ステータと軸方向に所定のエアギャップを置いて前
   記軸に支持された少なくとも一つのディスク形多極ロー
   タと、 互いに前記第１及び第２ステータコイル間の位相差と同
   一の位相差をもち、前記ステータに配置されて前記回転
   するロータの磁極を検出するための第１及び第２位置検
   出手段と、 前記第１及び第２位置検出手段の磁極検出に応じて前記
   第１及び第２ステータコイルを駆動させるための駆動制
   御手段と、 から構成され、 前記位相差（θ）は、 θ＝３６０／２Ｐ±３６０／Ｐ （ここで、Ｐはロータの磁極数である）で設定されるこ
   とを特徴とするブラシレスＤＣモータ。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２ステータコイルは、環
   状支持体に埋込固定されることを特徴とする請求項４に
   記載のブラシレスＤＣモータ。
6. 【請求項６】 前記ステータによって回転するロータ
   は、軸方向にステータを中間において両側に配置された
   ダブルロータから構成されることを特徴とする請求項４
   に記載のブラシレスＤＣモータ。
7. 【請求項７】 前記駆動制御手段は、それぞれベースに
   前記磁極検出による駆動信号が印加される一対のＰＮＰ
   形第１及び第３トランジスタと、 それぞれベースに前記磁極検出による駆動信号が印加さ
   れ、コレクタがそれぞれ前記第１及び第３トランジスタ
   のコレクタに前記共通連結された一対のＮＰＮ形第２及
   び第４トランジスタと、 駆動電源の印加される前記第１及び第３トランジスタの
   共通エミッタと接地との間に直列接続された一対の第１
   及び第２キャパシタと、 から構成され、 前記第１及び第２キャパシタの接続点と第１及び第３ト
   ランジスタの共通コレクタとの間に前記第１ステータコ
   イルが接続され、前記第１及び第２キャパシタの接続点
   と第２及び第４トランジスタの共通コレクタとの間に前
   記第２ステータコイルが接続されることを特徴とする請
   求項４に記載のブラシレスＤＣモータ。
8. 【請求項８】 前記駆動制御手段は、前記磁極検出に応
   じて第１ステータコイルを駆動するための４個の第１ト
   ランジスタグループと、前記磁極検出に応じて第２ステ
   ータコイルを駆動するための４個の第２トランジスタグ
   ループとから構成されることを特徴とする請求項４に記
   載のブラシレスＤＣモータ。
9. 【請求項９】 前記ステータとロータを軸方向に少なく
   とも１段以上さらに含むことを特徴とする請求項４に記
   載のブラシレスＤＣモータ。
10. 【請求項１０】 一般絶縁コイルを一般巻線器によって
    環状に予備巻線した後、スター形状に成形して一対のス
    テータコイルを設ける段階と、 その後、樹脂を用いて、上部面と下部面にそれぞれスタ
    ー形状の第１及び第２凹溝がロータの磁極数に関連した
    位相差をもつようなコイルホルダを成形する段階と、 次に、前記第１及び第２凹溝にそれぞれ一個の第１また
    は第２コイルを挿入して樹脂モールディングさせ、コイ
    ルホルダと一体化させる段階と、 から構成されることを特徴とするスター巻線方式一体形
    ステータの製造方法。