JPS583556A - 固定子ヨ−ク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軸方向空隙型の扁平直流ブランレスモ（ 一タに用いる固定子ヨークの構造に関するものである。

従来技術とその問題点全第１図、第２図により説明する
。第１図は従来のこの種のモータの一例を示す縦断面図
、第２図は第１図中の７−ルドカバーの斜視図である。

第１図において、４げ多極に着磁された扁平円環状の回
転子マグネットで。

回転子ヨーク５のボス部で回転軸９に固定されており、
この回転軸９が軸受８，８′で回転自在に支承されてい
る。１は平板円環状の固定子ヨークで。

回転子マグネット４の磁極面と磁束空隙を介して対向す
るように、＠受・・ウジング７に固定して設けられる。

固定子ヨーク１の磁束空隙側の面には扁平状の固定子コ
イルろが固定されており、固定子コイルろの外周部には
回転子マグネフト４の回転位置を検出するための磁界検
出素子６が設けられる。上記構造全体が円筒状のシー　
ルドカバー２で磁気シールドされており１回転子マグネ
ット４の回転時にその側面漏洩磁界がモータ周辺に及ば
ないようにしている。１２はストッパ、１５は配線基板
である。固定子ヨーク１はソフト・フェライトで構成さ
れるが、シールドカバー２１ｄ、第２図に示すように比
較的に側面の高さが高く構造が複雑であることがら、鉄
板で構成される。

しかし、上記した従来構造には、（１）シールドカバー
２内で生じる渦電流にょる鉄損が大きい、（２）シール
ドカバー２の側面に切欠き部があるこトカら回転子マグ
ネット３との間にレラクタンストルクを生じトルクリッ
プルを生じゃすい構造である（３）固定子ヨーク１とシ
ールドカバー２はそれぞれ別個の部品であるので組立て
時に偏心や傾きを生じやすく組立て精度を高くできない
、（４）磁界検出素子６及び配線基板１５を固定子ヨー
ク１の外周縁のさらに外方に設ける構造であるのでモー
タ寸法が４大形化する。（５）シールドカバー２の側面
に切欠き部がありかつ回転子マグネット４の磁界を強く
して磁界検出素子６で位置検出する構造であるので漏洩
磁界が増大しゃすく、がっモータ効率が低下しやすい１
等の問題点があった。

本発明の目的は上記した従来技術での問題点を解決し、
簡易構造で高効率のモータを構成できる固定子ヨークを
提供するにある。

本発明の特徴は、上記目的を達成するために。

固定子コイルが取付けられる円板状底面と磁気シールド
壁となる円筒状側壁面とがカップ状に一体化されて高透
磁率かつ高固有抵抗の磁性材により形成され、上記カッ
プの円筒状側壁面はモータの磁束空隙を覆う軸方向位置
に達する以上の高さを有し、その円板状底面の所定複数
個所には回転子マグネツトの磁界検出素子を挿入する小
貫通孔または凹部が設けられ、かつ上記円板状底面のカ
ップ内側の外周縁部には磁束空隙となりコイル端末処理
をも兼ねる円環状の溝が堀られている構造の固定子ヨー
クとするにある。

以下本発明を図面により説明テる。

第３図〜第６図は本発明の固定子ヨークを組込んだ軸方
向空隙型直流ブラシレスモータの構造別図で、第３図は
モータの縦断面図、第４図は固定子ヨークの下方がら見
ｆｃ坪面図、第５図は固定子コイルの平面図、第６図は
回転子マグネットの磁極面図である。この実施例は、６
個の磁界検出素子で回転子マグネット４の回転位置を検
出する３相８極の扁平直流ブラシレスモータの構造例で
。

固定子ヨーク１３は円節状側壁面を有するカップ状に作
られ、その内側底面部に固定子コイル３を固定し、この
固定子コイル６の下端面を回転子マグネット４の磁極面
に小磁束空隙を介して対向させるようになっている。固
定子ヨーク１３は、高透磁率でかつ高固有抵抗の磁性材
１例えばソフト・フェライト、によりその円板状底面と
円筒状側壁面とを一体化したカップ状に作られ、その円
筒状側壁面の高さは、モータの磁束空隙を覆う軸方向位
置に達する以上の高さとなるように決められる。

また、その円板状底面の円周’４１−１２０度ずつに等
分する３個所の位置には、磁界検出素子６〜６“をそれ
ぞれ挿入するための小貫通孔あるいは凹部６１〜３１“
が設けられる。さらに、上記円板状底面のカップ内側の
外周縁部には磁束空隙となりコイル端末処理をも兼ねる
円環状の溝５ｏが設けられ、この円環状の溝５ｏの一部
分に細幅小孔２５が設けられる。円板状底面のカップ外
側面には可撓性薄厚の配線基板２ｏが固着され、この配
線基板２゜の下面側に一体的に設けた磁界検出素子６〜
６″ｔモータ外側から前記した６個所の小貫通孔３１〜
３１″中に挿入できるようになっている。固定子コイル
乙の端末１１は、固定子ヨーク１６の円板状底面の外周
、縁部の円環状の溝３ｏ中の細幅小孔２５全通して配線
基板２ｏのパターン導体に接続される以上のような固定
子ヨークとすることにより。

回転子マグネット４の外周方向への漏洩磁界を固定子ヨ
ーク１３の円筒状側壁部で効率よく吸収でき、かつそこ
での渦電流損失全低減してモータ損失を大幅に低減でき
、支だ、磁界検出素子６〜６〃全固定子ヨ一ク内面に埋
込む構造であることがら電磁部の有効スペースを増大で
さモータ効率を向上させることがでさ、さらに従来のシ
ールドカバーと固定子ヨークとを一体化して固定子ヨー
クとする構造であることから構造が簡易化され、モータ
の組込み精度が高く、かつ作業が容易となり。

この点からもモータ性能向上とコスト低減が可能となる
１等の効果を生じる。また、固定子ヨークの円筒状側壁
面の回転子マグネットに対する同心度の向上によって、
レラクタンストルクをな（しモータの回転円滑性を向上
できることも、前記一体化による大きな利点である。

第７図は第３図及び第４図実施例に示した固定子ヨーク
１３と組合せる可撓性の配線基板２０の構造別図で（ａ
）は上面図、（ｂ）は側面図、（Ｃ）に下面図でおる。

ポリイミド等の可撓性の高い薄板基板の裏面に磁界検出
素子６〜６“全基板に一体的に取付け。

表面にコイル端未配線パターン４０や磁界検出素子用の
配線パターン４５を施した構造である。磁界検出素子６
〜６“は配線パターンを施した面の裏側に固定され２円
柱形の外形を有し、その高さは固定子ヨーク１５の円板
状底面の厚みとほぼ等しくしである。この円板状底面の
所ｉ位置に設けた円形の小貫通孔３１〜３１“中に各磁
界検出素子６〜６“をそれぞれ挿入して可撓性配線基板
２０の裏面全固定子ヨーク１６の円板状底面のカップ外
側面に接着剤等で固定する。各磁界検出素子６〜６“の
先端面は固定子ヨーク１３の回転子マグネット４の磁極
に対向する平面とほぼ同一の高さになり１回転子マグネ
ット４の磁極面直上の空隙磁束全感知する。固定子コイ
ルの端末１１は、配線基板表面のコイル端末接続部４１
を介して端末配線パターン４０、さらに駆動回路接続端
４２に接続される。

このような配線基板構造とすることにより１本発明の固
定子ヨークと組合せて小形、低コスト、高効率のモータ
を実現することができる。

第８図は本発明の固定子ヨーク１６の円板状底面のカッ
プ内側の外周縁部の拡大断面図である。

３０は外周縁部に設けた円環状の溝であり、２５はさら
にこの円環状の溝３０の中に設けた。固定子コイル端末
１１を通すための細幅小孔である。

このような構造とすることにより１円環状の溝６０が磁
束空隙として機能することから１回転子マグネット４の
磁束５０全溝３０の内側の円板状底面部に集中させ固定
子コイル６との母束鎖交量寺増大させ、モータ効率全向
上でさ、また、固定子コイル端末１１貫通用の細幅小孔
２５によるリラクタンストルクを著しく低減してモータ
の円滑回転性を向上できる。

第９図は本発明の固定子ヨークの他の実施例図で、（ａ
）は断面図、（ｂ）は上面図である。これは、固定子ヨ
ークｕ′の円筒状側壁面に段差状の切込み部１４を設け
て固定子ヨークの重量低減化を図ると共に、可撓性の配
線基板２０′を固定子ヨークの円板状底面のカップ内側
面に固定する構造例である。

固定子ヨーク１３′の円板状底面の力・ツブ内側の外周
縁部には前記実施例と同様に円環状の溝５０を設けて有
効磁束の増大を図っている。これに組合せる可撓性の配
線基板２０′の構造も前記実施例の場合とほぼ同じで、
磁界検出素子６〜６″を一体化した構造である。固定子
ヨーク１３′の円板状底面には６個所の所定位置に小汁
法の凹部が設けてあり、この中に磁界検出素子６〜６“
がそれぞれ挿入される。固定子ヨークの円筒状側壁面の
切込み部１４に回転子マグネット４の外周方向への漏洩
磁界の微弱な部分に設けるものであり、磁気シールド効
果は損われない。

このような固定子ヨーク構造とすることにより。

前記実施例で述べた利点に加え、固定子ヨークの重量低
減が可能となり、また固定子ヨークの円板状底面におけ
る貫通孔がなくなること着・ら固定子ヨークの上方への
磁′束漏洩量を低減できる利点がある。

第１０図は従来モータと本発明の固定子ヨークを組込ん
だモータとの鉄損特性の実測結果比較例を示す図で、６
０は従来モータの特性、６１は本発明の固定子ヨークを
用いたモータの特性であり。

縦軸は鉄損値１ｓＩ（国際標準）単位のｙｆ−ｃｍ（ダ
ラム・フォース・センナメートル）で、横軸はモータ回
転数ｉｒｐｍ（１ｍ分回転数）で示している。従来モー
タは固定子ヨークにソフト・フエライトヲ、シールドカ
ッ（−に薄肉軟鉄を用いた構成であるため鉄損の大部分
はシーＪレドカノ（−内で生じる渦電流損である。渦電
流損）　ｔレフは、ｉ束密度の２乗と、磁界の変化速度
即ちモータ回転数との積に比例し、これらが一定の条件
下では使用磁性材の固有抵抗に反比例し磁性材の厚みに
比例する特性である。本発明の固定子ヨークは、ヨーク
トシールド力バーとを一体化してソフト・フェライト等
の高固有抵抗の磁性材（ソフト・フェライトの固有抵抗
は鉄の約５Ｘ１０６倍である）で構成されているので、
渦電流トルク値は非常に小さい。

ヒステリシス損トルクをも含めた鉄損トルク會実測した
結果２本発明の固定子ヨークを組込んだモータは、従来
モータの場合の１／１０以下に低減できることが確認さ
れた。どれにより、大幅なモータ消費電力低減の実現が
可能となり、さらに、モータ小形化に伴って電磁部は強
磁界化の方向にあるので本発明の固定子ヨークの省電力
の効果は非常に大きい。

以上説明したように２本発明によれば、（１）回転子マ
グネットの磁界による渦電流損全署しく低減でき、かつ
固定子コイルに鎖交する有効磁束を増大できるのでモー
タ効率を大幅に向上でさる。（２）磁気シールドカバー
をも一体化した構造であるので十分な磁気シールド効果
もある。（３）部品精度。

組込み精度金高くてきモータの砒束空隙部における回転
子マグネットの磁場分布の周方向の均一性！し ？向上させてトルクリノフ入を低減化できる。（４）ヨ
ークとシールドカバーとが一体化構造である上に。

コイル端末処理用の配線基板をカップ底面外側部に固定
できる構造であるのでモータの組立て作業性の改善によ
る低コスト化とモータ構造の簡素化が可能となる２等の
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の軸方向空隙型の扁平直流ブラシレスモー
タの縦断面図、第２図は第１図中のシールドカバーの斜
視図、第３図は本発明の固定子ヨーク金剛いたモータの
構造例を示す縦断面図、第４図は第５図中の固定子ヨー
クの下面図、第５図は第６図中の固定子コイルの平面図
、第６図は第６図中の回転子マグネットの磁極面図、第
７図は第５図に用いる配線基板の上面図、側面図、下面
図、第８図は本発明固定子ヨークの外周縁部の拡大断面
図、第９図は本発明の他の実施例を示す断面図と上面図
、第１０図は従来モータと本発明の固定子ヨークを組込
んだモータとの鉄損特性の比較結果を示す図である。 符号の説明 １．１３．１３’・・・固定子ヨ〜り　２・・・シール
ドカバー３・・・固定子コイル　　　４・・・回転子マ
グネット５・・回転子ヨーク　　　６〜６“・・・磁界
検出素子９・・・回転軸　　　　　　１１・・・コイル
端末１４・・切込み部　　　　　１５・・・配線基板２
０．２０’・・・可撓性配線基板　２５・・・細幅小孔
３０・・・円環状の溝　　　　　４０・・・コイル端未
配線パターン４１°°°コイル端末接続部　４２・・・
駆動回路接続端４３・・・磁界検出素子用配線パターン
５０・・・磁　束 代理人　弁理士　　中　村　純之助 １’ｌ　　図 ｆ２図 ＪＩＦ３　図 １’４　図 ３１′ オフ図 ［Ｑｌ ＋ｂ） ０ 十８Ｎ １９図 ４ （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多極に着磁された扁平状回転子マグネットと扁平状固定
   子コイルとが、マグネットの磁極面とコイルの片面とが
   磁束空隙を介して軸方向に対向するように１回転軸のま
   わりに配置される構造の直流ブラシシスモータに用いる
   固定子ヨークにオイて、固定子コイルが取付けられる円
   板状底面と磁気シールド壁となる円筒状側壁面とがカッ
   プ状に一体化されて高透磁率かつ高固有抵抗の磁性材に
   より形成され、上記カップの円筒状側壁面は前記磁束空
   隙を覆う軸方向位置に達する以上の高さを有し、その円
   板状底面の所定複数個所には回転子マグネットの磁界検
   出素子全挿入する小貫通孔または凹部が設けられ、かつ
   １円板状底面のカップ内側の外周縁部には磁束空隙とな
   りコイル端末処理ケも兼ねる円環状の溝が堀られでいる
   ことを特徴とする固定子ヨーク。