JPS583557A

JPS583557A - 固定子ヨ−ク

Info

Publication number: JPS583557A
Application number: JP9747181A
Authority: JP
Inventors: Saburo Kazama; 風間　三郎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-06-25
Filing date: 1981-06-25
Publication date: 1983-01-10

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】本発明はマクネット回転式扁平型モータの固定子ヨーク
に関するものである。

従来のマクネット回転式扁平型モータの例として、第１
図ないし第５図に扁平型ブラシレスモータの構造例を示
す。ここで、第１図は側断面図。

第２図は内部平面図、第３図は回転子マグネ７１−の磁
極平面図、第４図は固定子ヨークの平面図。

第５図はその断面図である。本例は８極３相モータの例
で１回転子マグネＺト１はその表面を扇形に８等分着磁
してあり、磁性体よりなる回転子ヨ−り６を介して回転
軸８に固定してあり９回転軸８は軸受５，５′で回転自
在に支承しである。固定子は、１相あたり８極構造の固
定子コイル２．固定子ヨーク３，３個の磁界検出素子４
．　４’、　　４’。

および配線基板１１よりなる。磁界検出素子４゜４／　
、　　４＃は配線基板１１とともに固定子コイル２の側
面部に所定の角度間隔をもって配列してあり。

回転子マグネット１の側方の磁束を検知して回転位置を
検出する構成である。モータ外殻は薄板鉄板等の磁性材
からなるシールドケース１０で覆ってあり２回転子マグ
ネット１の磁束のモータ外部への漏洩を低減するように
しである。固定子ヨーク３は回転子マグネット１との間
に固定子コイル２を固定する空隙部（電磁空隙）を介し
て磁気回路を構成するもので、厚さが半径方向に一定の
扁平円環形状である。固定子ヨークの厚さは外周部の磁
束量の位置でも磁気飽和を起こさない値にしである。し
かしながら、このような構造の固定子ヨークを有するマ
グネット回転式扁平型モータにおいては。

（イ）　固定子ヨークの重量が・重く、モータ重量増大
の一因になっている。

（（ロ）　回転子マグネットの磁束が磁気飽和のない固
定子ヨーク内周側に誘引されるため、固定子コイルとの
鎖交磁束数が減少し、モータ効率が低下する。

（／→　内周部に小穴等を設けたり、内周縁を回転子マ
グネット磁界直下位置内にする構造のモータでは、これ
によるコギングトルクが増大し。

モータの円滑回転性が低下する。

に）　固定子ヨークの素材体積も太きいためにコスト高
となる。

等の欠点を有していた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、小
型軽量かつ簡易構造で、高円滑回転性・高効率のマグネ
ット回転式扁平型モータを構成できる固定子ヨークを提
供するにある。前記目的を達成するため２本発明は、マ
クネット回転式扁平型モータの固定子ヨークにおいて。

（イ）　固定子ヨークを１回転子マクネットの磁極面に
対向させる平面の外周部の厚さが内周部の厚さより厚い
構造とし、内周部のヨーク内の磁束密度を増大させ、ヨ
ーク重量の軽減を図るとともに２回転子マクネットの磁
束を固定子ヨークの外周部へ集束させ８発生トルク値を
増大させてモータ効率の向上を図ったこと。

（ｑ　回転位置検出のための磁界検出素子を固定子ヨー
ク面内に設けるブラシレスモータの構成では、厚さが薄
く磁界強度を弱めた固定子ヨークの内周部に磁界検出素
子を取り付けるための小穴等を設け、この小穴等および
磁界検出素子によって発生するコギングトルクを減少さ
せるように図ったこと。

を主な特徴点とするものである。

以下９本発明の実施例を図面に従って説明する。

第６図および第７図は本発明の第１の実施例を示す図で
、第６図は一実施例の固定子ヨークの断面図２、第７図
はその下側平面図である。これは、固定子ヨーク３′の
内周部に円環状の切欠き部１８を設け、内周部１６の厚
みを外周部１５よりも薄くした構造である。また、第８
図および第９図は上記固定子ヨーク３′を回転子マグネ
ット１に対向させた場合の磁束分布を示す図で、第８図
はモータ電磁部の側断面図、第９図は磁束通路の拡大説
明図である。固定子ヨーク３′の内周部１６の厚みを外
周部１５よシ薄くすることによシ２回転子マクネット１
と固定子ヨーク６′との間に形成される磁気回路のレラ
クタンスは、内周部１６で高く外周部１５で低い値とな
る。このため２回転子マグネット１の磁極面より発生す
る磁束２５は、外周部１５側に誘引されて外周部１５側
空隙部で高密度゛となり、内周部１６側では低訳度とな
る。回転子マグネット１の磁極はＮ極とＳ極とが隣接し
ており、Ｎ極より発する磁束は電磁空隙部２０および固
定子ヨーク３′内を通って両側の隣接Ｓ極に流れ込む。

上記理由で磁束が外周部１５側に集束される上、さらに
元来、扇形に等分割着磁した回転子マグネット１の磁極
形状では、その外周部での磁極面積が広いために発生す
る磁束量が多いので。

固定子ヨーク６′の外周部１５の断面を通過する磁束量
は内周部１６の断面を通過する磁束量よりも多い。従っ
て、内周部の断面積を減らした本発明の固定子ヨーク形
状とすることにより、固定子ヨーク内の磁束密度を内外
周部で半径方向にほぼ均一にして、磁束を外周部に集中
させることができる。また、内周部の厚みを減らすこと
によシ、固１定子ヨークの重量とコストの低減が可能と
なり。

かつ外周部への磁束集中が可能となるため固定子コイル
との鎖交磁束量を増大でき、かつ回転力発生位置半径を
増大できるためモータ効率を向上できる。

第１０図に上記実施例における電磁空隙部および固定子
ヨーク内部の磁束量と磁束密度の半径方向の分布特性を
示す。固定子ヨークの内周部１６の範囲は半径ｒ１から
ｒ２まで、外周部１５の範囲は半径ｒ２からｒ３までと
する。電磁空隙部の磁束密度〜および磁束量φｇは、半
径ｒ２の位置で段差を有する分布特性となる。磁束量φ
、は磁束密度珈に磁極面積を乗じた値であるために、固
定子ヨーク外周部で急増する特性である。この磁束はほ
とんど固定子ヨーク６′中を通過する。従って、固定子
ヨークの厚さが襲来例のように内・外周部で一定の場合
には、固定子ヨーク中の磁束密度は図中破線で示すＢｃ
＋のように上記磁束量φ、の分布形状に似た分布形状と
なり、固定子ヨークの内・外周部で著しい密度差を生じ
る。これに対し７本発明の固定子ヨークでは、その内部
磁束密度分布は図中実線で示すＢＣ２のような特性とな
り、内・外周部でほぼ平均化された分布形状となる。

第１１図は本発明の第２の実施例の固定子ヨーク６＃の
断面を示す図で、これは内周部１６′に両面より切込み
を設けて薄くした形状で、上面に配線用基板等を固定す
る場合に適する構造である。

第１２図は本発明の第ろの実施例の固定子ヨーク３″′
の断面を示す図で、これは内周部１６″の厚みを半径に
反比例させて薄くした構造である。本構造により、固定
子ヨーク中の磁束密度をより一層半径方向に平均化させ
ることができる。

第１３図および第１４図は本発明の第４の実施例の固定
子ヨークを示す図で、第１５図は側断面図、第１４図は
内側平面図である。本例は固定子ヨーク５ｒｒｒｔが側
壁部１７を一体的に有し、かつ内周部１６には磁界検出
素子挿入・固定用の３個の貫通小穴３０．３０’、３０
’を設けた構造である。

第１５図ないし第１８図は前記第４の実施例の固定子ヨ
ー゛りとほぼ同じ形状の固定子ヨークを用いた扁平型ブ
ラシレスモータの構成例を示ス図で第１５図は側断面図
、第１６図は内側平面図、第１７図は上側平面図、第１
８図は配線基板の断面図である。図において、固定子ヨ
ーク６″″の内側の外周部底面上に固定子コイル２を固
定、してあり−内周部の所定位置に設けた小穴中には回
転子マグネット１の回転位置検出用の磁界検出素子４．
４’。

４″を挿入し固定しである。この磁界検出素子４゜４’
、　　４’はフレキシブル配線基板１２上に一体的に配
列・固定し、パターン導体でその端末を接続・配線しで
ある。フレキシブル配線基板１２は固定子ヨーク３″″
の裏面に固定してあり、磁界検出素子４．４’、４’も
固定子ヨーク３″″の裏面側よりその内周部の小穴中に
挿入しである。固定子ヨーク５ｐｒｒｒの外周部の最外
周縁には円環状溝２６を設け。

さらにこの中に細幅穴２７を設けである。固定子コイル
２の端末は、この細幅穴２７を通してフレキシブル配線
基板１２上の配線パターンに接続する。固定子ヨーク５
ｒＬＩＪの側壁部１７では回転子マクネット１の側方磁
束を吸収し、外部への漏洩を防止する。本モータは回転
子マグネットの磁極面直下の磁界を検出して回転位置検
出をする方式のモータで、性能的にもコスト的にも非常
に有利なモータである。本モータの構成では９円環状の
切欠きを設けた固定子ヨーク７、ｒｒｒｔの内周部１６
の平面に小穴を設け、この中に磁界検出素子４．４’。

４″を挿入・固定する構造としであるために、小穴位置
の電磁空隙部の磁界強度を弱くして小穴によるコギング
トルクを低減させることができる。また、最外周縁の円
環状溝２６は、細幅穴２７によるコギングトルクを低減
させる効果と１回転子マグネット１の磁束をこれより内
側に集束させて。

固定子コイル２との鎖交磁束数をより一層増大させてモ
ータ効率を向上させる効果がある。

第１９図は本発明の固定子ヨークを用いた扁平型ブラシ
レスモーフの他の構造例を示す側断面図である。本例は
、磁界検出素子４．４’、４″を一体化したフレキシブ
ル配線基板１２′を固定子コイル２と固定子ヨーク６′
の表面との間に固定し、磁界検出素子４．４’、４″を
固定子ヨーク内周部の同慶状切欠き部中に突出させて配
列した構造である。

この部分の作用および効果は第１５図から第１８図によ
り前述した場合と同じである。本発明の固定子ヨークは
９例えばソフトフェライト等の高透磁率・高絶縁性の磁
性材で構成することにより。

鉄損を著しく低減でき、かつ複雑な断面形状のものでも
容易に製作可能である。

以上説明したように１本発明によれば、マグネット回転
式扁平型モータの固定子ヨークにおいて。

固定子ヨークの外周側の部分の厚さが内周側の部分の厚
さより厚い構造とすることにより。

（イ）　固定子ヨークの重量を軽減し、モータを軽量化
できる。

（ｑ　固定子ヨークの外周部に回転子マグネットの磁束
を集束し２発生トルク値を増大できるため、モータ効率
を向上できる。

四　磁界検出素子で回転子マグネットの回転位置検出を
するブラシレスモータにおいては、磁界検出素子を固定
子ヨーク内周部の弱磁界部に設けることにより、コギン
グトルクを低減して高円滑回転性を有するモータが得ら
れる。

に）　低コズト化できる。

等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の扁平型ブラシレスモータの構造例を示す
側断面図、第２図は内部平面図、第３図は回転子マグネ
ットの磁極平面図、第４図は固定子ヨークの平面図、第
５図はその断面図である。第６図は本発明の第１の実施例の固定子ヨークの断面図
、第７図はぞの下側平面図、第８図は該固定子ヨークを
回転子マグネットに対向させた場合のモータ電磁部の側
断面図、第９図は磁束通路の拡大説明図、第１０図は該
実施例における電磁空隙部および固定子ヨーク内部の磁
束量と磁束密度の半径方向の分布特性図である。第１１
図は本発明の第２の実施例の固定子ヨークの断面図、第
１２図は第６の実施例の固定子ヨークの断面図。第１３図は第４の実施例の固定子ヨークの側断面図、第
１４図はその内側平面図である。第１５図は本発明によ
る固定子ヨークを用いた扁平型ブラシレスモータの一構
成例を示す側断面図、第１６図は内側平面図、第１７図
は上側平面図、第１８図は配線基板の平面図である。第
１９図は本発明による固定子ヨークを用いた扁平・型ブ
ラシレスモータの他の構成例を示す側断面図である。符号の説明１・・回転子マクネット２・・・固定子コイル５　、　５ｒ　、　　３＃、　　５ｒｒｔ、　　５ｒｔ
ｈ・・・固定子ヨーク４．４’、４“・・・磁界検出素
子５．５′・・・軸受− ６・・回転子ヨーク８・・・回転軸１０・・・シールドケース１１・・・配線基板１２．１２’・・・フレキシブル配線基板１５・・・外
周部１６．１６′、１６′・・・内周部１７・・・側壁部１８・・・円環状切欠き部２０・・・電磁空隙部２５・・・磁束２６・・・円環状溝２７・・・細幅穴代理人弁理士　中　村　純之助１Ｐ′１図津２図１′Ｐ３図１’４図第５図３１二口二にコ８ｐ８図才９図１−１０図第１１頴１６′ ｂ第１２図区始！工くて］−３・・ＩＰ１４図３０′ 第１５ＦＡ只 ■ ＩＰ１６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平面を扇形に等分割着磁した扁平状の回転子マグ
４ントを、該回転子マグネットの磁極面に対向する位置
に設けた扁平状の固定子コイル群に該回転子マグネット
の磁極に対応した電流を給電することにより回転駆動す
るマグネット回転式扁平型モータの固定子ヨークにおい
て２回転子マグネットの磁極面に対向した平面の外周側
の部分の厚さが内周側の部分の厚さよシ厚い構造を有す
ることを特徴とする固定子ヨーク。（２、特許請求の範囲第１項に記載の固定子ヨークにお
いて、固定子ヨークの内周側の部分に小穴または切欠き
部または凹部または溝を設けて該部分を外周側の部分よ
シ薄くしたことを特徴とする固定子ヨーク。