JPH10336987A - 面対向形ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面対向形ブラシレスモータにおいて、ロータ
板の振動によるノイズの発生を抑え、消費電力を低減で
きるようにする。 【解決手段】 ステータ板１には、軸受３、駆動コイル
５および位置検出素子１３を固定する。ロータ板７は、
ロータ軸９と駆動マグネット１１を有し、ロータ軸９を
軸受３に回転自在に軸支させ、駆動マグネット１１を駆
動コイル５に面対向させる。駆動マグネット１１は、Ｎ
極とＳ極を交互に着磁しており、位置検出素子１３と対
面する回転軌跡領域における着磁変化領域を部分的に除
去しており、個々の磁極の中央部よりも磁界強度を弱め
ている。そのため、回転トルクが最大となるタイミング
で駆動コイル５に駆動電流を流し、回転に寄与しないト
ルクの発生タイミングではあまり流さないようにでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面対向形ブラシレス
モータに係り、例えば両波ファンモータに用いて好適す
る面対向形ブラシレスモータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のブラシレスモータとして
は、例えば図４に示すように、強磁性体製のステータ板
１に軸受３を固定し、この軸受３を囲むように複数の駆
動コイル５をステータ板１に環状に固定し、ステータ板
１に形成した図示しない電子回路にその駆動コイル５を
接続し、偏平なカップ状のロータ板７の回転中心部にロ
ータ軸９を保持するとともにそのロータ板７の内側にリ
ング板状にして交互にＮ極とＳ極を着磁した駆動マグネ
ット１１を固定し、この駆動マグネット１１を駆動コイ
ル５に面対向させるようにしてロータ軸９を軸受３に回
転自在に軸支させる一方、駆動マグネット１１の磁極位
置を検出する例えばホール素子のような位置検出素子１
３を駆動マグネット１１に向けてステータ板１に配置し
た構成が知られている。

【０００３】このような面対向形ブラシレスモータは、
例えば図５に示すように、駆動マグネット１１が周方向
にＮ極とＳ極に交互に着磁されていれば、そのＮ極とＳ
極の接近に伴って位置検出素子１３から図６Ｂのような
位置検出信号が出力され、これに基づき図６Ａ実線で示
すような駆動電流を複数の駆動コイル５へ切換え通電す
れば、ロータ板７が回転する。なお、図６Ａにおいて、
駆動コイル５に通電される駆動電流は交互に正負が入替
わるが、図示の関係から同じ向きで図示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た面対向形ブラシレスモータは、位置検出素子１３から
出力される位置検出信号の正から負に、又は負から正に
切換わる時に駆動コイル５への駆動電流が切換わり、位
置検出信号によって切換わった駆動電流が図６Ａ実線の
ように次の切換わり時点まで、通電され続ける。

【０００５】しかも、面対向形ブラシレスモータでは、
図６Ａに重ねて示す破線のように、回転に寄与する回転
トルクが駆動電流の通電期間の中ほどで最大となるよう
なトルクカーブを示す一方、ステータ板１方向に向いた
回転に寄与しないトルクがその回転トルク最大点の前後
で発生する。そのため、ロータ板７に着目すると、その
周縁が波をうった状態で回転し、ロータ板７の振動ひい
てはノイズの発生原因となり易い難点がある。

【０００６】さらに、回転に寄与しないステータ板１方
向へのトルクが発生する期間でも駆動コイル５へ駆動電
流が流れていることから、定常的に所定の消費電力を必
要とし、省電力化の傾向に逆行する。本発明はそのよう
な従来の欠点を解決するためになされたもので、ロータ
板の振動の発生を抑えてノイズを軽減させるとともに消
費電力を低減できる面対向形ブラシレスモータの提供を
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために本発明は、軸受を有するステータ板と、このス
テータ板に配置された複数の駆動コイルと、その軸受に
回転自在に軸支されたロータ板と、Ｎ極とＳ極が交互に
着磁されその駆動コイルと面対向するようにロータ板に
固定された駆動マグネットと、これに向けてステータ板
に配置されその駆動マグネットの磁極検出によってその
ロータ板の回転位置を検出する位置検出素子とを具備
し、特に、上記駆動マグネットが、その位置検出素子と
対面する少なくとも回転軌跡領域における着磁変化領域
の磁界強度を着磁中央部より弱めて構成されている。

【０００８】そして、本発明は、その着磁変化領域を除
去して上記駆動マグネットを形成可能である。また、本
発明は、その着磁変化領域の厚みを薄くしたり、個々の
着磁領域間を無着磁領域とした上記駆動マグネットを用
いることも可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には
同一の符号を付す。

【００１０】図１は本発明に係る面対向形ブラシレスモ
ータの実施の形態を示す縦断面図である。図１におい
て、ステータ板１は鋼板等の強磁性体材料から形成さ
れ、例えば同図中の上表面側に電子回路（図示省略）を
有し、図示しない電子機器に適当な固定手段によって固
定される。

【００１１】ステータ板１には、後述するロータ軸９を
軸支する軸受３が固定されている。図１では、軸受３に
盲孔状の軸孔が図示されているが、本発明の実施に当っ
ては例えばボールベアリングその他公知の軸受を用いる
ことが可能であるが、本発明の要旨ではないので詳細な
説明はしない。ステータ板１には、複数の駆動コイル５
が軸受３を囲むようにして平面的かつ環状に分散固定さ
れるとともに、環状に配置した駆動コイル５の内側領域
に、例えばホール素子からなる位置検出素子１３が固定
されており、それら駆動コイル５および位置検出素子１
３が上述した電子回路に接続されている。

【００１２】位置検出素子１３は、後述する駆動マグネ
ット１１の磁極の位置を検出するものであるが、詳細は
後述する。そして、それらステータ板１、軸受３、駆動
コイル５、位置検出素子１３等によってモータのステー
タ部１５が形成されている。

【００１３】ロータ板７は、鋼板等の強磁性体材料から
偏平なカップ状に形成され、その回転中央部にロータ軸
９を貫通保持しており、その内側にはリング板状の駆動
マグネット１１をロータ軸９を囲むように固定保持して
いる。このロータ板７は、ロータ軸９を軸受３に挿入軸
支させ、駆動マグネット１１と駆動コイル５とが僅かな
間隔で面対向するようにして回転自在に支持されてい
る。

【００１４】駆動マグネット１１は、例えば図２に示す
ように、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に等間隔で着磁され
ており、その内周近傍が位置検出素子１３と対面する回
転軌跡領域（同心状の破線円間に形成された環状帯領
域）１１ａになっており、この回転軌跡領域１１ａにお
けるＮ極とＳ極の着磁変化領域が部分的に除去され、切
欠部１１ｂが形成されている。すなわち、駆動マグネッ
ト１１の回転軌跡領域１１ａにおいて、個々の磁極の中
央部よりも、着磁の変り目およびこれに近接する領域の
磁界強度が大きく弱められている。

【００１５】そして、これらロータ板７、ロータ軸９お
よび駆動マグネット１１等によってモータのロータ部１
７が構成され、ロータ板７の回転位置に従って位置検出
素子１３が駆動マグネット１１の磁極に応じた検出信号
を出力し、この検出信号に基づいて複数の駆動コイル５
を切換え通電すれば、ロータ板７が回転する。しかも、
位置検出素子１３からの検出信号は、この位置検出素子
１３が対面する回転軌跡領域１１ａにおけるＮ極とＳ極
の着磁の変化領域に切欠部１１ｂが形成されているか
ら、上述した図６Ｄに示すように、個々のＮ極とＳ極の
各磁極における回転方向の中央部で信号レベルが高く、
かつＮ極とＳ極の検出信号の間に０レベル又は極めて低
いレベル部分が存在する。

【００１６】そのため、位置検出素子１３からの検出信
号が、Ｎ極とＳ極の検出に対応する期間の短い信号とな
り、駆動コイル５に流れる駆動電流も、図６Ｃのように
位置検出素子１３からの検出信号幅に沿った期間の短い
駆動電流となる。すなわち、図６Ａの破線のように、回
転に寄与する回転トルクが最大となる位置近傍で駆動電
流を駆動コイル５へ流し、回転トルクの最大点より前後
では駆動電流をあまり流さないように制御できる。

【００１７】このように、本発明の面対向形ブラシレス
モータでは、ステータ板１に回転自在に軸支したロータ
板７に配置した駆動マグネット１１に対し、この磁極位
置を検出する位置検出素子１３をステータ板１に配置
し、その駆動マグネット１１にあってその位置検出素子
１３に対面する回転軌跡領域１１ａにおける着磁変化領
域に切欠部１１ｂを形成し、着磁変化領域の磁界強度を
着磁中央部より弱めたから、回転に寄与する回転トルク
が最大となる位置近傍で駆動コイル５へ駆動電流を大き
く流し、回転トルクの最大点の前後では駆動電流をあま
り流さないように制御可能となる。

【００１８】そのため、回転トルクを高く維持できる一
方、回転に寄与しないトルクの発生を低く抑えることが
できるから、それによる振動を抑えてノイズの発生を軽
減させることが可能となる一方、駆動コイル５には定常
的な駆動電流を流さなくてもよいから、消費電力を低減
できる利点がある。上述した本発明の面対向形ブラシレ
スモータでは、駆動マグネット１１の回転軌跡領域１１
ａにおける着磁変化領域を部分的に除去したが、その除
去する幅はモータの特性に合せて任意であり、回転軌跡
領域１１ａを超えて駆動マグネット１１の外周縁まで至
るように除去することも可能である。

【００１９】しかし、駆動コイル５に対向する領域まで
切欠部１１ｂを形成すると、回転トルクを低下される心
配もあるから、位置検出素子１３と対面する回転軌跡領
域１１ａを部分的に除去した方が好ましい。要は、少な
くとも回転軌跡領域１１ａにおける着磁変化領域を除去
すれば良い。さらに、本発明では、駆動マグネット１１
において、位置検出素子１３と対面する少なくとも回転
軌跡領域１１ａにおける着磁変化領域の磁界強度を、そ
の回転方向の着磁中央部より弱めれば本発明の目的達成
が可能であるから、次のような構成も可能である。

【００２０】すなわち、図３Ａ、Ｂに示すように、駆動
マグネット１１の回転軌跡領域１１ａにおける着磁変化
領域について、位置検出素子１３に面する側に凹部１１
ｃを形成し、駆動マグネット１１の厚みを薄くして磁界
強度を弱める構成である。なお、図３Ｂは同図Ａのｂ−
ｂ間の断面図である。また、図３Ｃの斜線で示すよう
に、駆動マグネット１１の回転軌跡領域１１ａにおける
個々の着磁領域間を無着磁領域１１ｄとすることも可能
であり、同様な効果を得ることができる。

【００２１】さらに、詳細には図示しないが、図３Ｃを
参考にすれば、Ｎ極又はＳ極に着磁した扇状のマグネッ
ト片を、互いに無着磁部分を置きロータ板７の内側にロ
ータ軸９を囲むように環状に等間隔で分散配置する構成
も可能である。図３Ｃ中の２点鎖線で挟まれ、かつ無着
磁領域１１ｄに連続する狭い扇形状部が無着磁部分であ
る。もっとも、上述したように、位置検出素子１３に対
向する領域のみならず駆動コイル５に対向する領域をも
着磁させない構成では、回転トルクを低下させるから、
用途が限定される可能性がある。

【００２２】なお、本発明の実験では、位置検出素子１
３と対面する回転軌跡領域１１ａにおいて磁界強度を弱
める範囲は、図２に示すように、個々の着磁部の着磁幅
（イ）に対して着磁強度を弱めない着磁幅（ロ）を１／
３〜２／３の範囲で実施可能であるが、良好な回転トル
クを得る観点から、特に１／２程度が好ましい。ところ
で、上述した面対向形ブラシレスモータの構成は一例で
あり、本発明は一般的な面対向形構成のブラシレスモー
タにおいて広く適用可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の面対向形ブ
ラシレスモータは、ステータ板に軸受と複数の駆動コイ
ルを配置し、Ｎ極とＳ極を交互に着磁した駆動マグネッ
トを有するロータ板を、その駆動コイルと面対向するよ
うにステータ板に回転自在に軸支させ、そのロータ板の
回転位置を検出する位置検出素子を駆動マグネットに向
けてステータ板に配置し、上記駆動マグネットの位置検
出素子と対面する少なくとも回転軌跡領域における着磁
変化領域の磁界強度をその着磁中央部より弱めたから、
回転に寄与する回転トルクが最大となる位置タイミング
に合せて駆動コイルへ駆動電流を流し、回転に寄与しな
いトルクが発生する位置タイミングでは駆動電流をあま
り流さないように制御可能である。そのため、回転トル
クを高く維持できるとともに、回転に寄与しないトルク
の発生を抑えることが可能となってロータ板を振動させ
難く、ノイズの発生を低く抑えることができるし、定常
的な駆動電流を駆動コイルに流さなくてもよいので消費
電力を低減できる。そして、その着磁変化領域を除去し
て上記駆動マグネットを形成する構成では、個々の磁極
中央部よりも着磁変化領域の磁界強度を確実かつ大幅に
弱めることが可能となり、ノイズおよび消費電力を大幅
に低減できる。さらに、その着磁変化領域の厚みを薄く
して上記駆動マグネットを形成する構成では、着磁変化
領域を除去する構成よりも若干上述した効果が薄れるも
のの、駆動マグネットの製造が容易となる利点がある。
さらにまた、個々の着磁領域間に無着磁領域を置いて上
記駆動マグネットを形成する構成では、駆動マグネット
に形状的な変更や加工を加える必要がなく、従来の着磁
工程によって実施可能であるから、製造が容易で、安価
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る面対向形ブラシレスモータの実施
の形態を示す縦断面図である。

【図２】図１中の駆動マグネットを示す底面図である。

【図３】本発明に係る面対向形ブラシレスモータの他の
実施の形態における駆動マグネットを示す底面図
（Ａ）、断面図（Ｂ：図３Ａのｂ−ｂ間断面）および底
面図（Ｃ）である。

【図４】従来の面対向形ブラシレスモータを示す縦断面
図である。

【図５】図４中の駆動マグネットを示す底面図である

【図６】従来および本発明の面対向形ブラシレスモータ
における動作を説明するタイミング波形図である。

【符号の説明】

１ ステータ板 ３ 軸受 ５ 駆動コイル ７ ロータ板 ９ ロータ軸 １１ 駆動マグネット １１ａ 回転軌跡領域 １１ｂ 切欠部 １１ｃ 凹部 １１ｄ 無着磁領域 １３ 位置検出素子 １５ ステータ部 １７ ロータ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受を有するステータ板と、 このステータ板に配置された複数の駆動コイルと、 前記軸受に回転自在に軸支されたロータ板と、 Ｎ極とＳ極が交互に着磁され、前記駆動コイルと面対向
   するように前記ロータ板に固定された駆動マグネット
   と、 この駆動マグネットに向けて前記ステータ板に配置さ
   れ、前記駆動マグネットの磁極の検出によって前記ロー
   タ板の回転位置を検出する位置検出素子と、 を具備する面対向形ブラシレスモータにおいて、 前記駆動マグネットは、前記位置検出素子と対面する少
   なくとも回転軌跡領域における着磁変化領域の磁界強度
   が着磁中央部より弱められてなることを特徴とする面対
   向形ブラシレスモータ。
2. 【請求項２】 前記駆動マグネットは、前記着磁変化領
   域を除去してなる請求項１記載の面対向形ブラシレスモ
   ータ。
3. 【請求項３】 前記駆動マグネットは、前記着磁変化領
   域の厚みを薄くしてなる請求項１記載の面対向形ブラシ
   レスモータ。
4. 【請求項４】 前記駆動マグネットは、少なくとも前記
   回転軌跡領域における個々の着磁領域間に無着磁領域を
   形成してなる請求項１記載の面対向形ブラシレスモー
   タ。