JPS59122351A - 電機子コイル群が重畳しない重畳型のブラシレスモ−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、発生トルクに寄与する２つの導体部の開角が
界磁マグネットの磁極幅の整数倍に巻回形成された電機
子コイル群及び位置検知素子を固定側に有するブラシレ
スモーフに関する。

この種のモータとしては、従来においては、例えば４極
４コイルの２相のディスク型ブラシレスモータが公知と
なっている。このディスク型ブラシレスモータ（図示せ
ず）は、Ｎ、Ｓの磁極を交互に有する円環状の４極の界
磁マグネット１（第２図参照）を回転子とし、該回転子
と相対向する固定子側に第１図に示す電機子２を設けて
、固定子としている。

かかる電機子２は４個の電機子コイル３−１．・・・・
・・、３−４　をｍ配置している。各電機子コイル３−
１．・・・・・・、３−４は、半径方向の発生トルクに
開角幅の扇枠状のものに巻回形成されている。電機子コ
イル３−１．・・・・・・、３−４の周方向の導体部３
ｃ、：Ｌｄは発生トルクに寄与しない導体部である。

第２図は界磁マグネット１と電機子２との展開図で、電
機子コイル３−１．３−２の一方の端子は、それぞれ半
導体整流装置（駆動回路）４に接続され、他方の端子は
それぞれ電機子コイル３−３゜３−４　　の一方の端子
に接続されている。また電機は位置検知素子として用い
たホール素子、ホールＩＣ等の磁電変換素子で、該磁電
変換素子６−１゜６−２　　は、電機子コイル３−１．
３−２　の発生トルクに寄与する導体部均等な位置に配
設している。

このようにして２相のディスク型ブラシレスモータを形
成している。

しかし、上記ディスク型ブラシレスモータは、発生トル
クに寄与しない導体部３ｃ、３ｄがあるため、各電機子
コイル３−１．・・・・・・、３−４は第１図に示すよ
うに２重に重畳してしまい、この結果、界磁エアーギャ
ップが増長して強い回転トルクが得られない欠点を有す
る。また第１図に示す電機子コイル３−１．・・・・・
・、３−４の配設方法によれば、電機子２を偏平にする
ために、上段及び下段の電機子コイル３をプレス尋によ
り変形加工して厚みを薄くしたりしなければならず、断
線したり、当該電機子２を安価に偏゛産できないという
欠点を有する。しかも、この場合、変形加工した上段の
電機子コイル３を下段の電機子コイル３に確実に固着し
ておかないと、上段の電機子コイル３は界磁によって吸
引され浮き上がるので、回転子である界磁マグネット１
と接触し、当該回転子のスムーズな回転が行なえないば
かりか、大きな回転雑音を生じ、しかも、電機子コイル
３の導線を切断して性能が悪く、寿命の短いディスク型
ブラシレスモータになるンいう倶れがある。また電機子
コイル３−１．・・・・・・、３−４は、発生トルクに
寄与しない導体部３ｃ、３ｄと同じ量だけあるので、当
該形成される電機子２は非常に高価になる欠点がある。

即ち、電機子コイル３のコストは、これを形成しようと
する素材である鉛線の重畳と密接的比例関係にあるため
、上記発生トルクに寄与しない導体部３ｃ、３ｄがほと
んどなくなれば、当肘電機子コイル３の製造コストは二
分の−になるのである。従って、多量生産にあたって上
記試みが行なえれば、大幅な経費節減あるいは、性能の
良いディスク型ブラシレスモータを安価に廿に提供でき
ることになる。更に又、上記電機子２は、扇枠状の電機
子コイル３−１．・・・・・・、３−４　を形成した後
、第１図に示すように配設しなければならず、量産面に
おける自動化の迅速性に欠けるので、高価な電機子２と
なる欠点を有する。しかも従来の電機子コイル３群から
なるステータ電機子２面には電気回路部品を配設するス
ペースが十分にない欠点を有する。

このように従来公知のディスク型ブラシレスモータは、
上記欠点を有するものである。

本発明は上記ケ点を解決するためになされたもので、従
来のように電機子コイル群を重畳するように配設して電
機子を形成したとしても、電機子コイル群を重畳させず
して電機子を形成でき、界磁エアーギャップの増長をな
くして強い回転トルクを有する高効率のディスク型ブラ
シレスモータを得ること及び発生トルクに寄与する導体
部をほとんどなくし、且つ迅速に量産できるようにした
電機子を形成することで安価で高効率のブラシレスモー
タを得ること及び該電機子コイル群細に駆動回路等の電
気回路部品を配設するのに十分なスペースを設けること
ができるようにして駆動回路等の電気回路部品を内蔵し
て尚且つ小型のブラシレスモータを得ることができるよ
うにした電機子コイル群が重畳しない重畳型のブラシレ
スモータを得ることを目的としてなされたものである。

かかる本発明の目的は、発生トルクに寄与する２つの導
体部の開角が界磁マグネットの磁極幅の略整数倍に巻回
形成された電機子コイル群及び位置検知素子群を固定側
に有するブラシレスモータにおいて、円環状部材に多数
ターン導線をトロイダル状に巻回して発生トルクに寄与
する第一の導体部を形成し、該第−の導体部から上記界
磁マグ倍 ネットの磁極幅の略整数稗の開角幅だけ周方向に離れた
上記円環状部材位置に多数ターン導線をトロイダル状に
巻回形成して発生トルクに寄与する第二の導体部を形成
し、上記第一の導体部と第二の導体部とを接続させて１
個の電機子コイルを形成し、上記電機子コイル２個以上
を発生トルクに寄与する第一、第二の導体部が互いに重
畳しないように周方向に位相をずらせて重畳型１ｌ１１
［′置した電機子を固定子とし、；、　Ｎ　、　Ｓの磁
極を交互に有する２Ｐ　（Ｐは２以上の正の整数）極の
２個の界磁マ一体化して回転する回転子とした電機子コ
イル群の重畳しない重畳型のブラシレスモータにおいて
、上記第−又は第二の導体部の１個以上を省略して電気
回路部品配設スペースを形成したことを特徴とする電機
子コイル群の重畳しない重畳型のブラシレスモータを提
供することによって達成できる。

以下第４図以上を参照して本発明の一実施例を説明する
。

第４図及び第５図を参照して、７は本発明の一実施例と
して示すディスク型モータ、８はディスク型ブラシレス
モータ本体で、該本体８は軟鋼板で形成されたカップ体
８−１．８−２　　の開口端部に形成された鍔８−１ａ
、８−２ａを磁性体からなる円環状部材１４の突起１４
ａを介して合わせ、軸９で軸止することで形成している
。ｉ’−１、１’−２＋シそれぞれ回転軸１０に固設さ
れたロータヨーク１３−１゜ｌ３−２の対向面部に固設
された円環状の４極の界磁マグネット、Ｉ（ｌは上記本
体８の略々中心部に軸受１１，１２によって回動自在に
軸支された回転軸で、該回転軸１０に上記界磁マグネツ
）　１’−１，、１’−２を有するロータヨーク１３−
１．１３−２を固設することで回転子を！ｆ２している
。２′は円環状に形成された電機子で、上記界磁マグネ
ツ）１’−１と１′−２間に位置するように配置され、
上記本体８に固設されている。電機子２′は磁性体で形
成された円環状部材（ステータヨーク）１４に、多数タ
ーン導線をトロイダル状に巻回して形成している。

第６図及び第７図を参照して本発明の電機子２′につい
て説明する。

第６図で示すように電機子２′　は、円環状部材］４（
第４図及び第５図に示した突起１４ａについては、図面
の都合上省略する。第７図においても同様である。）に
４個の電機子コイル３’−１，・・・・・・。

３′−４の発生トルクに寄与する第−及び第二の導体部
３’ａ、３’ｂ（３’−１ａ、−・＝、３’−４ａ、３
’−１ｂ、−・・・３’−４ｂ）及び発生トルクに寄与
しない導体部３’ｃ　、　３’ｄが互いに重畳しないよ
うに配設している。

この第６図に示す電機子２′を形成するには、下記方法
で行なえば良い。

いま、電機子コイル３’−１，３’−２について第６図
を参照しながら説明すると、図示しない巻線機によって
、円環状部材１・１に多数ターン導線をトロイダル状に
巻回して発生トルクに寄与する第一の導体部３’−１ａ
　を形成する。該導体部３’−Ｌａの一方の端子１（ｉ
は、半導体整流装置４に接続されている。上記第一の導
体部３’−１ａ　　の他方の端子は、ずれた円環状部材
１４位置に導かれ、その位置において上記第一の導体部
３’−１ａと反対方向に多数タ−ン導線をトロイダル状
に巻回して発生トルクに寄与する第二の導体部３’−１
ｂを形成してやることで１個の電機子コイル３′−１を
形成している。しかる後、巻線機によって、上記電機子
コイル３′−１の発生トルクに寄与する第二の導体部３
’−１ｂ位置から９０度周方向にずれた円環状部材１４
位置に多数ターン導線をトロイダル状に巻回して発生ト
ルクに寄与する第一の導体部３’−３ａを形成し、該導
体部３’−３ａから９０度周方向にずれた円環状部材１
４位置に上記同様にして第一の導体部３’−３ａと反対
方向に巻回して形成された第二の導体部３’−３ｂを形
成している。上記第一の導体部３’−１ｂの他方の端子
１８は電機子コイル３′−３の第一の導体部３’−３ａ
に接続され、第一の導体部３’−３ａの他方の端子は第
二の導体部３’−３ｂの一方の端子に接続されている。

これによって１個の電機子コイル３′一様子コイル３′
−２は第一の導体部３−１ａから４５度だけ周方向にず
れた円環状部材１４位置に導線を多数ターントロイダル
状に巻回して第一の導体部３’−２ａを形成する。該第
−の導体部３’−２ａから９０度周方向にずれた位置に
第一の導体部３’−２ａと反対方向にトロイダル状に導
線を巻回形成して第二の導体部３’−２ｂを形成する。

第一の導体部３’−２ａの一方の端子Ｚ）は半導体整流
装置４に接続されている。第一の導体部３　’−２ａの
他方の端子２１は第二の導体部３’−２ｂの一方の端子
に接続されている。

これによって１個の電機子コイル３′−２を形成してい
る。電機子コイル３仁２の第二の導体部３′−２ｂから
、周方向に９０度ずれた位置に第二の導体部３’−２ｂ
の端子を導き、電機子コイル３′−４の第一の導体部３
’−４ａを形成する。該第−の導体部３’−４ａから周
方向に９０度ずれた円環状部材１４位置に第一の導体部
３’−４ａと反対方向に導線を多数ターントロイダル状
に巻回して第二の導体部３’−４ｂを形成する。第一の
導体部３’−４ａの他方の端子乙と第二の導体部３’−
４ｂの一方の端子とを接続する？５に接続している。

このようにしてステータ電機子２′を形成してやると、
各電機子コイル３’−１，・・・・・・、３’−４群は
第６図のようになり、互いに各電機子コイル３’−１゜
・・・・・・、３’−４の発生トルクに寄与する導体部
３′−Ｉａ、−−，３’−４ａ、３’−１ｂ、−，３’
−４ｂ　は重畳しないので、すなわち強い回転トルクが
得られて高効率で且つ滑らかなトルクリップルを有する
高性能のものを得るために、電機子コイル３’−１，３
’−４群を等間隔配置の１督型配置にしたとしても、電
機子コイル３’−１，・・・・・・、３’−４群が互い
に重畳しないので、界磁エアーギャップの増長をきたす
ことがなく、強い回転トルクが得られ高効率のブラシレ
スモータが得られる効果を有し、しかも、このようなブ
ラシレスモータを得るに当って、発生トルクに寄与しな
い導体部がほとんどないため、当該ブラシレスモータを
安価に量産できる効果を有する。しかも、かかるブラシ
レスモータは簡単且つ迅速に形成できるので、上記ブラ
シレスモータを安価に量産できるという効果を増長する
。また従来のように品質劣下の倶れがないために、品質
を長期間保障できる効果を有する。

かかる第６図に示す配置の電機子２を有するディスク型
ブラシレスモータは１．７トかに有用的なものであるが
、位置検知素子等の電気回路部品をステータ電機子２面
に配置するスペースがない。このことは、第１図に示す
ステータ電機子２についても同様である。いま第１図の
ステータ電機子２について、第７図を参照して説明する
と、斜線部２４のスペースがあると電気回路部品を合理
的に配設できる。しかし、第１図及び第７図で示す扇枠
状の電機子コイル３を用いるとそのようなことが不可能
である。

そこで、本発明では第６図に示すように巻回してステー
タ電機子２′を形成し、第８図及び第９図に示すように
電機子コイル３’−３，３’−４のそれぞれの第二の導
体部３’−３ｂ　、　３’−４ｂを省略して電機子２′
　面に電気部品収納スペースを形成している。第９図で
は、電機子コイル３’−３，３’−４の第１萼千５側に
接続している。

尚、本発明は、ディスク型ブラシレスモータに限らず円
筒形ブラシレスモータにも適用があり、また界磁マグネ
ットをスキュー着磁させたり又は電機子コイルの発生ト
ルクに寄与する導線部をスキューさせても良く、このよ
うな場合にも本発明の趣旨の節回に属する改良のもので
、本発明の適用があることは言うまでもない。

また上記実施例では、上記第一の導体部と第二を用いた
が、界磁マグネットの磁極幅の偶数倍の開角幅に巻回し
て形成した電機子コイルを用いるときには、上記の第一
の導体部と第二の導体部とは同方向に巻回してやれば良
い。巻線方向につぃては上記実施例同様である。

本発明は上記構成からなるため、従来のように電機子コ
イル群を重畳型配置しても、重畳しないので、エアーギ
ャップを増長することなく、発生トルクに寄与しなり・
導体部がほとんどないので、また強い回転トルクが得ら
れて高効率のブラシレスモータを安価に量産でき、しか
も、駆動回路等の電気回路部品を配設するスペースを形
成できるので該電気回路部品を内蔵した小型のブラシレ
スモータを得られる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電機子コイル群を配設したステータ電機
子の平面図、第２図は４極の界磁マグネットの平面図、
第３図は第１図のステータ電機子を有するブラシレスモ
ータにおける界磁マグネットとステータ電機子との展開
図、第４図は本発明ブラシレスモータの一実施例として
の縦断面図、第５図は第４図の分解図、第６図は本発明
のステータ電機子の形成方法の説明図、第７図は第１図
のステータ電機子に電気回路部品を配設するのに必要な
面積を示す説明図、第８図は本発明の一実施例としての
ステータ電機子の平面図、第９図は本発明の一実施例と
しての界磁マグネットとステータ電機子との展開図であ
る。 １　、１’−１、１’−２・・・界磁マグネット、２，
２′・・・電機子、３−１．・・・・・・、　３−４　
、３’−１、・・・・・・、３’−４・・・電機子コイ
ル、３ａ、３ｂ、３’−１ａ、−・・・、３’　４ａ、
３’　ｌｂ。 ・・・・・・、３’−４ｂ・・・発生トルクに寄与する
導体部、６−１．６−２・・・磁電変換素子、７・・・
ディスク型ブラシレスモータ、８・・・ディスク型ブラ
シレスモータ本体、８−１．８−２・・・カップ体、８
−１ａ、８−２ａ・・・鍔、９・・・軸、１０・・・回
転軸、１１．１２・・・軸受、１３−１゜１３−２・・
・ロータヨーク、１４・・・円環状部材、１４ａ・・・
突起、］６．・・・・・・、乙・・・端子。 第６図 第　９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発生トルクに寄与する２つの導体部の開角が界磁マ
   グネットの磁極幅の整数倍に巻回形成された電機子コイ
   ル群及び位置検知素子を固定側に有スるブラシレスモー
   タにおいて、円環状部材に多数ターン導線をトロイダル
   状に巻回して発生トルクに寄与する第一の導体部を形成
   し、該第−の導体部から上記界磁マグネットの磁極幅の
   整数倍の開角幅だけ周方向に離れた上記円環状部材位置
   に多数ターン導線をトロイダル状に巻回して発生トルク
   に寄与する第二の導体部を形成し、上記第一の導体部と
   第二の導体部とを接続して１個の電機子コイルを形成し
   、上記電機子コイル２個以上を発生トルクに寄与する第
   一、第二の導体部が互いに重畳しないように周方向に位
   相をずらせて重畳型配置した電機子を固定子とし、Ｎ、
   Ｓの磁極を交互に有する２Ｐ　（Ｐは２以上の正の整数
   ）極の２個の界磁グネットを一体して回転する（ｒｓ１
   転子とした電機子コイル群の重畳しない重畳型のブラシ
   レスモータにおいて、上記第−又は第二の導体部の１個
   以上を省略して電気回路部品配設スペースを形成したこ
   とを特徴とする電機子コイル群の重畳しない重畳型のブ
   ラシレスモータ。 ２、上記第一の導体部と第二の導体部との開角帳合 が界磁マグネットの磁極幅のβ数倍の開角幅に巻回形成
   された電機子コイルであるときは、上記第一の導体部と
   第二の導体部は互いに反対方向に巻回形成されたもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１功記載の電機
   子コイル群の重畳しない重畳型のブラシレスモータ。 ３、上記第一の導体部と第二の導体部との開角幅が界磁
   マグネットの磁極幅の偶数倍の開角幅に巻回形成された
   電機子コイルであるときは、上記第一の導体部と第二の
   導体部は互いに同方向に巻回形成されたものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電機子コイル
   群の重畳しない重畳型のブラシレスモーフ。