JPH11206077A

JPH11206077A - 扁平形ブラシレス直流モータ

Info

Publication number: JPH11206077A
Application number: JP695598A
Authority: JP
Inventors: Hisao Igarashi; 久男五十嵐
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】製造工数が削減されると共に、構成が扁平化
されて小型化され、しかも出力を増大することができる
扁平型ブラシレス直流モータを提供する。【解決手段】モータ２１の固定子２３は配線基板２５を
備え、配線基板２５の軸線方向両側に、回転子２４に含
まれる一対の回転部材２６，２７が配置されている。回
転部材２６，２７は、一対の円環状の支持部材２９，３
０と、支持部材２９，３０の軸線方向に沿う相互に対向
する側に収納されて固定されたリング状の永久磁石片３
１，３２とを備えている。配線基板２５の各回転部材２
６，２７に臨む少なくとも一方の表面には、印刷配線に
よって複数のコイル３６が形成されている。コイル３５
に順次通電することにより、配線基板２５の右回り方向
に進行する回転磁界が形成され、永久磁石片３１，３２
との磁気結合で回転子２４が回転される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板が内蔵さ
れている扁平形ブラシレス直流モータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の配線基板内蔵型のブラシレ
ス直流モータ（以下、モータ）１の断面図である。以
下、図５を参照して、モータ１について説明する。モー
タ１のケ−シング２内に固定子３と回転子４とが配置さ
れている。この従来技術のモータ１では、固定子３はケ
ーシング２に内蔵された配線基板５を備え、配線基板５
の回転子４に臨む表面には、印刷配線によって複数のコ
イル（図示せず）が形成され、各コイルは配線基板５の
周方向に沿って配置され、これらコイルに通電すること
により、配線基板５の周方向に進行する回転磁界が形成
される。配線基板５の外周部にはコイルへの通電などを
制御する回路素子６が配置され、また、配線基板５の内
周部には磁気センサ７が配置されている。一方、前記回
転子４は、モータ１の回転軸８に支持部材９で固定され
たリング状の永久磁石片１０を備えている。この永久磁
石片１０には、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着
磁されている。前記回転軸４は、軸受１１によって前記
ケーシング２に回転自在に支持されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなモータ１
は、固定子として、巻線鉄心を用いる必要がないので、
構成が小型化されるという利点がある。但し、従来技術
のモータ１は、回転子４の軸線方向に沿う一方表面と配
線基板５上のコイルとの磁気結合により回転トルクを発
生させているため、モータ１の効率が低く、生じる回転
トルクの大きさに限界がある。このため、モータ１の用
途が極めて小出力の場合に限定されるという問題点があ
る。

【０００４】また、比較的大きな出力の用途に用いるた
めにはコアが必要になるが、コアにおける鉄損の低減の
ために、巻鉄心などを使用する必要があり、構成が大型
になると共に、モータの製造工数が増大するという問題
点がある。

【０００５】本発明は上記問題点を解決すべくなされた
ものであり、その目的は、製造工数が削減されると共
に、構成が扁平化されて小型化され、しかも出力を増大
することができる扁平型ブラシレス直流モータを提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の扁平型ブラシレ
ス直流モータが備える複数の磁性体は、軸線方向に対向
して回転軸に同軸に固定され、周方向に交互に異極が着
磁されている。これらの複数の磁性体の間にコイル配設
体が配置されている。コイル配設体には、軸線方向に磁
束を発生する複数のコイルが周方向に沿って配列されて
いる。このコイル配設体の複数のコイルへ通電して、コ
イル配設体の周方向に進行する回転磁界が発生される。

【０００７】本発明では、上記コイル配設体の軸線方向
両側の各磁性体の周方向の同一位置には相互に異なる磁
極が着磁されている場合がある。

【０００８】更に、本発明では、上記コイル配設体は、
複数のコイルを支持する平板状の支持体を含む場合があ
る。

【０００９】本発明によれば、コイル配設体の複数のコ
イルへ通電して、コイル配設体の周方向に進行する回転
磁界を発生させると、各コイルと、コイル配設体の両側
の磁性体の各磁極とが磁気結合し、磁性体に回転トルク
を発生させ、回転軸が回転される。

【００１０】このとき、上記コイル配設体の軸線方向両
側の各磁性体の周方向の同一位置には相互に異なる磁極
が着磁されているため、コイル配設体の複数のコイルか
らの磁束は、コイル配設体の両側の磁極にそれぞれ強く
磁気結合できるので、この点でも、モータの効率を増大
することができる。

【００１１】また、本発明のモータは、回転子として磁
性体を含む構成を用い、固定子としてコイル配設体を含
む構成を採用して、上述したようにモータの出力を増大
するようにしている。従って、巻線を施した鉄心などの
かさばる構成を用いる必要が解消され、モータの構成を
扁平化、小型化することができる。また、前記巻線を施
した鉄心を用いる必要がないので、このような鉄心の製
造に要する工数がモータの全体の製造工数から削減され
る。

【００１２】更に、本発明において、上記コイル配設体
が、複数のコイルを支持する平板状の支持体を含んで構
成される場合、コイル配設体を薄型化することができ、
この点でも、本発明のモータの扁平化、小型化を図るこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図１〜図４は本発明の一実施例を示
し、図１は本実施例のモータ２１の断面図であり、図２
は本実施例の永久磁石片３１，３２の周方向の磁極配置
を示す平面図であり、図３は一対の永久磁石片３１，３
２の周方向の同一位置における磁極配置を示す平面図で
あり、図４は本実施例の配線基板２５の平面図である。

【００１４】以下、各図を参照して、モ−タ２１の構成
について説明する。図１に示されるように、モータ２１
のケ−シング２２内に固定子２３と回転子２４とが配置
されている。本実施例のモータ２１では、固定子２３は
ケーシング２２に内蔵されたコイル配設体である配線基
板２５を備え、配線基板２５の軸線方向両側に、回転子
２４に含まれる一対の回転部材２６，２７が配置されて
いる。回転部材２６，２７は、モータ２１の回転軸２８
に内周端部で固定された一対の円環状の支持部材２９，
３０と、支持部材２９，３０の軸線方向に沿う相互に対
向する側に収納されて固定されたリング状の永久磁石片
３１，３２とを備えている。この永久磁石片３１，３２
には、図２（１）及び同図（２）にそれぞれ示されるよ
うに、例として、６０゜の角度毎の各磁極範囲３３，３
４がそれぞれ設定され、各磁極範囲３３，３４毎に周方
向に沿ってＮ極とＳ極とがそれぞれ交互に着磁され、対
角線上の磁極範囲３３，３４の磁極は相互に逆極性に定
められている。更に、図３に示されるように、各永久磁
石片３１，３２の各磁極範囲３３，３４は、逆極性の磁
極が軸線方向に沿って相互に対向するように配置されて
いる。前記支持部材２９，３０は、半径方向内方端部で
回転軸２８に固定されると共に、回転軸２８に装着され
たスペーサ３５で相互に予め定める距離を維持するよう
に構成されている。

【００１５】図４に示されるように、前記配線基板２５
を構成する電気絶縁性材料から円板状に形成されている
絶縁基板３９の各回転部材２６，２７に臨む少なくとも
一方の表面には、印刷配線によって複数のコイルＵ１，
Ｕ２：Ｖ１，Ｖ２：Ｗ１，Ｗ２に（総称する場合はコイ
ル３６と称する）が形成されて、前記配線基板２５が構
成されている。各コイル３６は配線基板２５の周方向に
沿って配置され、対角線上に位置する一対のコイルＵ
１，Ｕ２は、相互に接続されており、電流を流した場合
に配線基板２５の表面に対して同一方向の磁束が発生す
る形状に形成されている。他の各一対のコイルＶ１，Ｖ
２：Ｗ１，Ｗ２も同様な条件を満足する形状に形成され
ている。

【００１６】これら各一対のコイルＵ１，Ｕ２：Ｖ１，
Ｖ２：Ｗ１，Ｗ２に、例として、図４の右回り方向に沿
って順次通電することにより、配線基板２５の右回り方
向に進行する回転磁界が形成される。配線基板２５の外
周部にはコイル３６への通電などを制御する回路素子３
７が配置され、また、配線基板２５の内周部には回転子
２４の回転数を検出するための磁気センサ３８が配置さ
れている。一方、前記回転子２４の前記回転軸２８は、
軸受３９によって前記ケーシング２２に回転自在に支持
されている。

【００１７】以下、各図を参照して、モータ２１の動作
について説明する。前述したように、配線基板２５のコ
イルＵ１，Ｕ２：Ｖ１，Ｖ２：Ｗ１，Ｗ２に、前記回路
素子３７によって例として、図４の右回り方向に沿って
順次通電することにより、配線基板２５の右回り方向に
進行する回転磁界が形成される。各コイル３６と永久磁
石片３１，３２の各磁極との磁気結合により、永久磁石
片３１，３２を含む回転子２４に回転トルクが発生し、
回転軸２８が回転駆動される。回転軸２８の回転数は、
配線基板２５に設けられた前記磁気センサ３８が、永久
磁石片３１，３２の各磁極範囲３３，３４の磁極からの
磁束を検出することにより、その検出信号の時間的密度
から算出される。

【００１８】以上の実施例のモータ２１において、従来
技術で説明したような巻線鉄心を除くために前記配線基
板２５を用いてコアレスの構成とした。一方、コアレス
とすることにより、磁気回路におけるエアギャップが大
きくなることが想定される。本実施例では、このような
不具合の発生を防止するために、配線基板２５の両側に
永久磁石片３１，３２が配置されるようにした。これに
より、配線基板２５と永久磁石片３１，３２とは、配線
基板２５の回転軸２８の軸線方向に沿う両側の位置で磁
気結合することになり、両者の磁気結合の強度が増大さ
れ、モータ２１の効率が格段に増大される。従って、本
実施例のモータ２１の出力を増大することができるの
で、本実施例のモータ２１の用途が、低出力用途から大
出力用とまで拡大される。

【００１９】また、本実施例のモータ２１は、回転子と
して磁性体を含む構成を用い、固定子としてコイル配設
体を含む構成を採用して、上述したようにモータの出力
を増大するようにしている。従って、巻線を施した鉄心
などのかさばる構成を用いる必要が解消され、モータ２
１の構成を扁平化、小型化することができる。また、前
記巻線を施した鉄心を用いる必要がないので、このよう
な鉄心の製造に要する工数がモータ２１の全体の製造工
数から削減される。

【００２０】また、本実施例において、配線基板２５の
軸線方向両側の各永久磁石片３１，３２の周方向の同一
位置には相互に異なる磁極が着磁されているので、配線
基板２５の各コイル３６からの磁束は、各永久磁石片３
１，３２の各磁極にそれぞれ強く磁気結合できるので、
この点でも、モータ２１の効率を増大することができ
る。

【００２１】更に、本実施例において、固定子２３とし
て、絶縁基板３９上に複数のコイル３６が形成された配
線基板２５を用いているので、モータ２１の固定子２３
を薄型化することができ、この点でも、本実施例のモー
タ２１の扁平化、小型化を図ることができる。

【００２２】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、例として、コイル配設体として、金属薄板を渦
巻状に巻いた材料をスライサなどで薄く切断して得られ
るスライスコイルを図４に示す態様に相互に電気的に接
続して電気絶縁性樹脂材料で板状にモールドして得られ
る部材を使用することもできる。

【００２３】また、前記配線基板２５や回転部材２６，
２７の構成例は、本発明の一例を示すものであり、ま
た、それらの使用数量も上記実施例に限定されず、配線
基板２５を複数枚使用して、各配線基板２５を挟む態様
に前記永久磁石片３１，３２を設けるようにしてもよ
い。

【００２４】

【発明の効果】以上により、本発明の扁平型ブラシレス
直流モータによれば、複数の磁性体は、軸線方向に対向
して回転軸に同軸に固定され、周方向に交互に異極が着
磁されるようにし、これらの複数の磁性体の間にコイル
配設体が配置されるようにした。コイル配設体には、軸
線方向に磁束を発生する複数のコイルが周方向に沿って
配列されている。このコイル配設体の複数のコイルへ通
電して、コイル配設体の周方向に進行する回転磁界が発
生される。

【００２５】本発明によれば、前記回転磁界が発生して
回転軸が回転されるとき、コイル配設体の両側に磁性体
が配置されているので、コイル配設体と磁性体とは、回
転軸の軸線方向に沿う複数の位置で磁気結合することに
なり、両者の磁気結合の強度が増大され、モータの効率
が格段に増大される。従って、本発明のモータの出力を
増大することができ、本発明のモータの用途が拡大され
る。

【００２６】また、本発明のモータは、回転子として磁
性体を含む構成を用い、固定子としてコイル配設体を含
む構成を採用して、上述したようにモータの出力を増大
するようにしている。従って、巻線を施した鉄心などの
かさばる構成を用いる必要が解消され、モータの構成を
扁平化、小型化することができる。また、前記巻線を施
した鉄心を用いる必要がないので、このような鉄心の製
造に要する工数がモータの全体の製造工数から削減され
る。

【００２７】本発明において、上記コイル配設体の軸線
方向両側の各磁性体の周方向の同一位置には相互に異な
る磁極が着磁されている場合、コイル配設体の複数のコ
イルからの磁束は、コイル配設体の両側の磁極にそれぞ
れ強く磁気結合できるので、この点でも、モータの効率
を増大することができる。

【００２８】更に、本発明において、上記コイル配設体
が、複数のコイルを支持する平板状の支持体を含んで構
成される場合、コイル配設体を薄型化することができ、
この点でも、本発明のモータの扁平化、小型化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のモータ２１の断面図である。

【図２】本実施例の永久磁石片３１，３２の周方向の磁
極配置を示す平面図である。

【図３】永久磁石片３１，３２の周方向同一位置の磁極
配置を示す平面図である。

【図４】本実施例の配線基板２５の平面図である。

【図５】従来の配線基板内蔵型のモータ１の断面図であ
る。

【符号の説明】

２１モータ２３固定子２４回転子２５配線基板２６，２７回転部材２８回転軸２９．３０支持部材３１，３２永久磁石片３３，３４磁極範囲Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２：Ｗ１，Ｗ２，３６コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸線方向に対向して回転軸に同軸に固定さ
れ、周方向に交互に異極が着磁された複数の磁性体と、該複数の磁性体間に配置され、軸線方向に磁束を発生す
る複数のコイルが周方向に沿って配列されているコイル
配設体とを備え、該コイル配設体の複数のコイルへの通電によって周方向
に進行する磁界が発生されるようにした扁平形ブラシレ
ス直流モータ。
【請求項２】該コイル配設体の軸線方向両側の各磁性体
の周方向の同一位置には相互に異なる磁極が着磁されて
いる請求項１に記載の扁平形ブラシレス直流モータ。
【請求項３】前記コイル配設体は、前記複数のコイルを
支持する平板状の支持体を含む請求項１に記載の扁平型
ブラシレス直流モータ。