JPS5875450A - ブラシレス電気マイクロモ−タ - 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】 本発明はロータとステータとの間に何らの機械的結合手
段を持たないブラシレス電気マイクロモータに関するも
のである。

この種のモータの利益は通常のモータのようにブラシが
ステータとの接触により摩耗した場合に、その交換を要
するという手間がいらないことである。

プラシレヌ電気モータはすでに知られておシ、この型の
モータはロータ位置を検出し、かつ界磁巻線に供給され
る電流を制御するための位置センサーを持ち、これによ
ってモータを効果的に始動させ、かつ同期化するもので
ある。しかしながらこの種のモータは位置検出手段のだ
めの空間を必要とすること、さらには位置検出器とモー
タとの完全なシールがきわめて困難であることなどの不
利益をも有する。

本発明は上述した不利益を回避するために完全にシール
され、はとんど保守の手間がかがらない、組立て容易で
、かつ長寿命の超小型電気モータを提供しようとするも
のである。

上記した本発明の利益は次のようなブラシレス電気マイ
クロモータを構成することにより達せられる。すなわち
本発明のブラシレス電気マイクロモータは、シャフト付
ロータと、円筒状部分、及びロータハウジング内に回転
自在に支持され、かつ密閉シールされた永久磁石を備え
、前記シャフトは前記ハウジング内に取り付けられたベ
アリングに支持されかつ磁性材料からなり、前記永久磁
石を支持した円筒状部分を具備したものである。前記永
久磁石は一層の導電１生金属により被覆された同軸表面
を有している。

前記モータはさらに前記ロータハウジングを同軸的に包
囲した磁気材料からなるステータ部分、及び絶縁材料内
に組み込まれて規則的に等角度配置された界磁巻線コイ
ルからなるステータを具備している。

密閉シール型ロータハウジングはプラスチック／’Ｊ　
フ−ｔ！　７Ｍカラなり、一端においてフランジ状部分
により密閉シールされたものである。

このようにロータが密閉ンー）ｙされると、外部からの
何らの汚染物質も排除され、しかもベアリングは最初の
注油において実質上モータの全弁★期間の潤滑作用を満
足することができる。

モータの組立てはブラシもセンサーも存在しないためき
わめて簡単であり、したがってロータはステータの内側
に単純に挿入され得る。さらに本発明に従ったマイクロ
モータは完全に電気絶縁されるため、モータを液体中で
使用しなければならないような利用分野によく適合する
ものである。ステータの界磁巻線はプラメチック材料内
に埋設されるため、これによってもモータ全体の完全シ
ールを容易にするものである。

本発明の一実施例において、ステータには３個の界磁巻
線が用いられ、それらは順次□の角度間隔を持って１３
列され、三相電流の供給を受けることによシ、互いに□
っつ異なった位相をもって回転磁界を発生するものであ
る。

本発明のマイクロモータのロータは、ロータハウジング
内に完全にシールされ、モータにはロータシャフトから
外側の工具にトルクを伝えるための磁気結合手段が装備
される。

本発明の別の実施例においては、ハウジングの一端に軸
空間が形成される。ロータの永久磁石はハウジングの内
側に延長して前記空間内に突入する。モータハウジング
の前記空間には磁石を備えた外部装置が嵌合され、これ
により前記延長突入したロータ磁石が外部装置の磁石と
磁気結合し、したがってロータシャフトのトルクはモー
タハウジングの外部にある装置のシャフトに伝達される
。

前述した通シ、不発明によるマイクロモータは位置検出
器を用いることなく作動するものである。モータの始動
及びステータ磁界に対するロータ磁界の同期化は、ロー
タの永久磁石の外面における前記導電性金属層、たとえ
ば銅によって達せられる。

本発明のこれらの利益及びその他の特徴は、図面を参照
して行なう以下の詳細な説明において明確になるであろ
う。

第１図に示す通り、本発明のマイクロモータのロータユ
ニット（１）は要素（３）、（４）、（５）及び（６）
を密閉包囲した自由回転ロータを構成する密閉シール型
ロータハウジングａ１を具備している。このハウジング
（１０はカプセル０υ及びシールフランジ部（２）から
なっている。カプセルαυ及びフランジ部αつはなるべ
くならプラスチック材料の成型により製造される。カプ
セル００はシールフランジ部αのによって密閉シールさ
れ、これによりハウジングａ１の内側が汚染されないよ
うにしたものである。このような合成樹脂材料の使用は
、同時にロータを完全に電気絶縁するものである。

本発明に従ったモータの組立ては、ロータハウジング０
１がステータユニット（２）内に簡単に挿入されるため
、きわめて単純容易に行なうことができる。ハウジング
ａ０の内側におけるマイクロモータのロータは、ベアリ
ング（３）、（３′）により支持されたシャフト（４）
を備えている。これらのベアリングはそれらが外界から
完全に遮断されているため永久注油、すなわち最初の注
油において実質上全寿命期間の潤滑を可能にしたもので
ある。

シャフト（４）は磁性材料からなる円筒状部分（５）を
具備しており、この部分（５）は永久磁石（６）、（６
）をそれらの同軸表面上に固着しており、永久磁石（６
）、（ｄ）はさらに導電性金属層（８）を具備している
。ステータ（２）はロータハウジングＯＱを同軸的に包
囲しておシ、互いに一つつの角度間隔で規則的に配置さ
れた８個の界磁巻線α罎、０→、０９を備えている（第
２図）。これらの界磁巻線が三相電源に接続されると、
各々は一つつ異なつた位相で励磁され、したがって回転
磁界が発生する。界磁巻線Ｑ３、α→、００は電気絶縁
性を有する合成樹脂材料（９）中に完全に埋設され、こ
の樹脂絶縁体は永久磁石（６）、（６）との間の磁気回
路を閉じる磁性材料からなるステータハウジングＱＱ内
に配置される。

以下、本発明のマイクロメータの動作特性を詳細に説明
する。まずステータは周知の態様において回転磁界を発
生する。モータが始動するときにはロータのために必要
なトルクが発生しなければならない。ブラシレスモータ
の場合、ステータへの電力供給を制御するために位置セ
ンサーを用いることが知られている。本発明のマイクロ
モータにおいては、それが密閉シールされているだけで
なく、きわめて小型であることに関連して、モータ始動
用トルクは位置センサーを用いることなく発生せしめら
れる。ロータの永久磁石（６）、（６′）の外面上にお
ける銅層（８）はロータの始動及びステータの回転磁界
に対するロータ磁界の同期化を許容するものである。す
なわちロータがステータ磁界と異なった速度で回転する
と、銅層（８）内には渦電流が発生する。

ステータ磁界とこの渦電流により誘起された磁界との反
作用はこの非同期回転ロータのだめの回転トルりを生じ
る。この非同期トルクはロータがステータ磁界と同期化
する速度になるまでこのロータを駆動する。

モータの回転速度はステータ磁界の回転速度に左右され
、一方ステータ磁界は供給電流の周波数により′制御さ
れる。供給電流の周波数は周知の、種々の方法により容
易に調整することができる。

ロータの直径は超高速を達することができるようきわめ
て小さくしてあシ、その速度はエアータービンの速度に
比肩し得るものである。たとえばステータに供給された
電力の周波数が、２．０ＯＯＨ２であれば、２極モータ
の場合ロータの回転速度は１２０．００Ｏｒｐｍとなる
。このような高速回転、並びにロータ及びステータ間の
完全な電気絶縁は、本発明のモータを高速で、かつ安全
性が高度に要求されるような使用分野、たとえば歯科手
術や微細手術（ｍｉ　ｃｒｏｓｕｒｇｅｒｙ）の分野に
よく適合させるものである。本発明のマイクロモータは
、完全にシールされたロータを有するため、負荷の機械
的直結は不可能である。したがって本発明のマイクロモ
ータの場合、以下、（ に述べるような磁気結合が採用される。

ロータ磁石（６）、（ｄ）はベアリング（３）、（３）
よりもさらに延長して・空洞αηの外側部、分に突入し
た部分（７）を有する。空洞α力はその内側部分におい
てベアリング（３）、（３）を支持する形状となってい
る。

外側部分（至）は同軸空間を形硬し、個々にロータシャ
フト（４）と磁気結合するようにした装置ａｌ）（図示
せず）を配置するものである。ロータの磁石（６）、（
６）における延長部（７）はハウジング０１の凹部αη
に包囲され、端壁に近接するように配列されている。

モータハウジング０→の正確な形状及び機械的に連結さ
れた装置の形状はモータの使用分野に応じて異なるもの
であシ、本発明の関与するところではない。たとえば第
１図においてモータハウジングＱ・にはカップリングフ
ランジα窃を有し、このフランジを何らかの装置（２０
）へのモータ取付面として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマイクロモータの縦断面図、第２図は
第１図の■−■線に沿って見た断面図である。 （２）・・−・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・曲間・ステータユニット（３）、（３）・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ベアリング（４）・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・−・・・
・・・・・ロータシャフト（５）・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・円筒
状部分（６）、（６′）・・−・・・・・・・・・・・
・・・・・・永久磁石（７）・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・永久磁石
延長部（８）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・導電性金属層ＱＯ・・・
・・・・・・・・・・・・・曲・・・・・・・・・・・
・・ロータハウジングαυ・・・・・・・−・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・カプセル（２
）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・フランジ部α埠、α→、６時・・・
・・・・・・界磁巻線特許出願人　　　　　コルそ−グ
ンテクノロジイズコーポレイション代理人　新実健部 （外１名） 手続補正書 昭和５７年１１月１１日 １、事件の表示昭和５７年特許願第１７８２５４号２、
発明の名称　　ブラシレス電気マイクロモータ３補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 氏　名（名　称）　　　　　　コノ沌−ゲンテクノロシ
イス゛コーホシイ幻ン４、代理人　　　　〒６０４ ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　明細書全文 ８、補正の内容 （１）　　明細書の浄書。（内容に変更なし）２１３−

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　シャフト（４）と円筒状部分（５）及び永久
   磁石（６）（６’）をロータハウジングα１内に回転自
   在に取り付け、かつ密閉シールしてなるロータ（１）を
   備え、前記シャフト（４）を前記ハウジング０１内に取
   り付けられたベアリング（３）　（３’）内に支持する
   とともに、磁性材料からなる前記円楠状部分（５）を装
   着し、この円筒状部分（５）に前記永久磁石（６）　：
   ６’）を支持し、前記永久磁石（６）　（６）はその同
   軸表面において導電性金属層を被覆したものであり、前
   記ロータハーウジングαＱを同軸的に包囲するステータ
   （２）を磁性材料からなるステータ部分０→及び順次等
   角度配置された界磁巻線コイルＱ３α→ａＯにより構成
   し、これらの界磁巻線を絶縁材料（９）内に埋設したこ
   とを特徴とするブラシレス電気マイクロモータ。
2. （２）　　ハウジングＱＯが絶縁性プラスチック材料か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   のマイクロモータ。
3. （３）　　前記磁性材料からなるステータ部分０１に装
   備された界磁巻線コイルα３　Ｑ４）　Ｑ５を、絶縁性
   プラスチック材料（９）内に埋設して各コイル間の空間
   がそれらのプラスチック材料によシ完全に満たされるよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項又
   は（２）項記載のマイクロモータ。
4. （４）前記界磁巻線コイノシα罎、０荀、００間の角度
   間隔平衡三相電源に接続することにより回転磁界を発生
   するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項ないしく３）項のいずれかに記載のマイクロモータ
   。
5. （５）　　密閉ハウジングＱ１が外側を向いた円筒状空
   間（至）を形成する凹部’１７）を有し、前記永久磁石
   （６）、（６）の延長部（７）が前記ハウジングθ０の
   四部θのにより形成されたスリーブ内に突入し、かくし
   てハウジングの外側壁が対応する磁気結合素子を有する
   外側シャツｔＪυにロータｔ−ｔＬｒりを伝達するため
   の磁気結合の一部を提供するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項ないしく４）項のいずれか
   に記載のマイクロモータ。
6. （６）　　密閉ハウジングα１がカプセ１ｖＱ１）とフ
   ランジ部（イ）とからなることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項ないしく５）項のいずれかに記載のマイ
   クロモータ。
7. （７）　　永久磁石（６）、（６）上の導電層（８）が
   銅同層からなることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項ないし（６）項のいずれかに記載のマイクロモータ
   。