JPS60210155A - 永久磁石モ−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】 （イ）発明の技術分野 本発明は、永久磁石モータに関し、特に、永久磁石を用
いた薄形ノ母ルスモータの構造に関するものである。

０：Ｉ）技術の背景 永久磁石を用いて形成したパルスモータは、電子計算機
の周辺機器や、その他種々の装置、機器等に出力装置と
して多用されている。薄形／４’ルスモータは、特に、
使用される装置、機器等の構造上の都合により、その厚
さが薄形でかつ外形が小形であることが要求される。従
って、この種の薄形ノＪ？ルスモータとしては、所定出
力（トルク）に対し、その厚さと外形ができるだけ薄形
化及び小形化が可能な構造のものであることが望ましい
。

（ハ）従来技術と問題点 第１図と第２図は従来の永久磁石を用いた薄形ノＪ？ル
スモータの代表的構成を示す図であり、第１図はその正
面図（但し、第２図のカバー７を取外して示す）、第２
図は第１図のＥ−ｄ線断面図である。これらの図におい
て、符号１は円板状の永久磁石であってその軸線方向に
磁化されている。

永久磁石ｌの中心部に回転軸（中心軸）２が軸線方向に
貫通固定される。永久磁石１の軸方向両端面にそれぞれ
円板状回転磁極３Ａ、３’Ａが同軸状に密着固定される
。回転磁極３Ａ、３’Ａの外周には連続した歯形状の外
歯磁極３ａ＊３’ａがそれぞれ形成されている。永久磁
石１と回転磁極３Ａ。

３’Ａは一体状で回転軸２に固着され回転体として形成
され、回転軸２を介して回転自在に支承される。回転軸
２はカバー７．７′にそれぞれ嵌着されたころがり軸受
６，６′に回転自在に支承される。

軸方向に対向して対をなす４対の固定磁極４Ａと４’Ａ
、４Ｂと４’Ｂ１４Ｃと４’Ｃ，４Ｄと４’Ｄは、回転
磁極３Ａ、３’Ａの外周に沿って一定の空隙（若干の空
隙）を介して４等配箇所（この場合はカバ　７．７１の
４隅部）に配置され、カバー７゜７′及び磁芯８によっ
て挟着固定される。回転磁極３Ａ、３’Ａの外周に沿っ
て一定の空隙（若干の空隙）を介して対向する各固定磁
極（４Ａ〜４′Ｄ）の内周には歯形状の内歯磁極４ａ＋
４’ａ＋４ｂ＋４’ｂ＋４ｃｓ４’ｃ＋４ｄ＋４’ｄが
それぞれ形成されている。そして、この場合、内歯磁極
４　ａ　＋４ｂ、４ｃ、４ｄの歯形は互に位相差を設け
て配設される。例えば、内歯磁極４ａに対して、順次、
４ｂは９０°（ｌ／４ピツチ）、４ｃは１８０°（１／
２ピツチ）、４ｄは２７．００（３／４ピツチ）の位相
差が設けられている。尚、これら内歯磁極４　ａ　＋４
　ｂ　＊　４　ｃ　−４ｄとそれぞれ軸方向に対向して
対をなす内歯磁極４’ａ　ｒ　４’ｂ　＊　４’ｃ　＊
　４’ｄの歯形はそれぞれの対をなす相手の歯形と同位
相に形成されている。磁芯８は６対の固定磁極の軸方向
相互間にそれぞれ配設されている（合計４個）。各磁芯
８に励磁用コイル５Ａ、５Ｂ、５Ｃ，５Ｄがそれぞれ巻
着されている。そして、例えば、この励磁用コイル５Ａ
、５Ｂ、５Ｃ，５Ｄに順次、パルス信号を送ることによ
り、回転子３Ａ、３’Ａが矢印Ｆ方向（第１図）にステ
ップ回転される。尚、６対の固定磁極間の外側部の開放
部はカバー、スペーサ（図示なし）等によって閉鎖され
る。

従来の永久磁石を用いた薄形ノやルスモータは上述の如
く構成されたものであるが次の如き問題がある。

■　励磁用コイル（５Ａ〜５Ｄ）は、その半径方向が回
転軸２と直交する形態で６対の固定ｈｋｔｋ（４Ａ〜４
′Ｄ）の間に挟着され、かつその全体が回転磁極（３Ａ
、３’Ａ）の外側に配置されているため、成る程度の薄
形化は可能であるが正面形状（第１図）が大きくなり易
い。

■　１個の回転磁極３Ａに対して４個の固定磁極４Ａ、
４Ｂ、４Ｃ，４Ｄが上記回転磁極３Ａの外側に配設され
る構造であるため、双方の回転磁極３Ａ、３’Ａに対し
ては合計８個の個別の固定磁極（４Ａ〜４′Ｄ）を必要
とし、部品点数が多く組立作業が煩雑で生産性に欠ける
。

■　また、上記０項の理由から、回転磁極（３Ａ。

３′Ａ）の外周と、各固定磁極（４Ａ〜４′Ｄ）の内歯
磁極（４ａ〜４′ｄ）とのギャップ（一定の空隙）の設
定が非常に難しい。さらに、これら各内歯磁極の歯形部
を同一円周上に整合させて相互の位相差を設定すること
が非常に難しい。

に）発明の目的 本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、小形化
、軽量化、薄形化が可能であると共に高トルクで生産性
にすぐれた永久磁石モータを提供することにある。

（ホ）発明の構成 そして、上記目的を達成するために、゛本発明に依れば
、回転軸にほぼ同軸となるように軸方向に磁化された円
板状永久磁石を配置し該永久磁石の軸方向両端面にそれ
ぞれ密着固定され外周に歯形状の外歯磁極を有する円板
状回転磁極と、該回転磁極それぞれの外周に沿って若干
の空隙を介して該外周に対向する同一円周上に歯形状の
内歯磁極を有する複数対の固定磁極と、該６対の固定磁
極軸方向相互間にそれぞれ配置された複数個の励磁用コ
イルとを備えた永久磁石モータにおいて、前記回転磁極
の一方の外周に対向する固定磁極群と他方の外周と対向
する固定磁極群とを軸方向に対向配置された固定磁極板
にそれぞれ一体化して設けかつ同一円周上における門歯
磁極相互間に不完全歯部全役けさらに該不完全歯部に対
応ず右前記固定磁極板の外側部に半径方向のスリットを
設け、前記励磁用コイルの少くとも一部を前記回転磁極
軸方向相互間に半径方向外側から介入配置せしめたこと
を特徴とする永久磁石モータが提供される。

（へ）発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第３図から第８図は本発明の詳細な説明するための図で
ある。第３図は本発明の永久磁石を用いた薄形パルスモ
ータの外観正面図、第４図は第３図の矢印Ｇ方向からみ
た側面図、第５図は第３図のＰ−Ｐ’線線面面図第６図
は第４図のＱ−Ｑ’線における分離図、第７図は第４図
のＲ−Ｒ’線における分離図、第８図は第６図の回転磁
極３Ａに対する固定磁極４Ａ、４Ｂ、４Ｃ，４Ｄの歯形
の位相差の一例を示す図である。尚これらの図において
、前出のｍｌ、２図と同一部分又は相当部分は同一符号
をもって示しである。従って、符号１は軸方向に磁化さ
れた円板状永久磁石、２は回転軸（中心軸）、３Ａ、３
’Ａは歯形状の外歯磁極３ａ＋３’ａ’ｉそれぞれ有す
る円板状の回転磁極、４Ａ。

４’Ａ、４Ｂ、４’Ｂ、４Ｃ，４’Ｃ，４Ｄ、４’Ｄは
固定磁極、４ａ＊４’ａ＋４ｂｔ４’ｂｙ４ｃｏ４’ｃ
＊４ｄ、４’ｄは固定磁極（４Ａ〜４′Ｄ）にそれぞれ
形成された歯形状の内歯磁極、ｓＡ、ｓｎ；ｓｃ。

５Ｄは励磁用コイル、６　、６’はころがり軸受、７゜
７′はカバー、８は磁芯をそれぞれ示す。そして、符号
４，４′は本発明に係わる固定磁極板、９は非磁性材料
から成るコイルベッド、１０．１０’はスペーサ、１１
は位置決めピン、１２はスリット、１３は不完全歯部（
歯形不連続部）、１４は位置決め穴、１５は固定ねじを
それぞれ示す。

Ｉ＠３図と第４図に示すように、本実施例は正面形状が
略正方形に形成された表裏一対のカバー７゜７′の間に
、コイルペッド９とこれの前後に重ねられた固定磁極板
４，４′とが固定ねじ１５によって挟着固定されている
。カバー７．７′は前後対称に形成され、これらカバー
７．７′の中央部に回転軸２が＠父方向に貫通して支承
されている。尚、符号１６は後述する励磁用コイル（５
Ａ、５Ｂ’。

５Ｃ，５Ｄ）の引出し線を示している。

第５図に示すように、円板状永久磁石ｌの中心部に回転
軸２が軸線方向に貫通固定される。永久磁石１の軸方向
両端面にそれぞれ円板状回転磁極３Ａ、３’Ａが同軸状
に密着固定される。回転磁極３Ａ、３’Ａの外周には歯
形状の外歯磁極３　ａ　＋３’ａが互に同位相で設けら
れている。尚、回転磁極３Ａ、３’Ａは位置決めピン１
１によって互に位置決め固定される。永久磁石１と回転
磁極３Ａ。

３’　Ａ　ｆｌ−林状で回転軸２に固着されて回転体と
して形成され、軸受６，６”ｉ介して回転自在に支承さ
れる。軸受６，６′の内輪は、回転軸２の外周近傍の回
転磁極３Ａ、３’Ａそれぞれに設けられたリング状切込
み溝３ｂ１３′ｂとリング状スペーサ１０．１０’とに
それぞれ圧入固定される。スペーサ１０．１０’は予め
回転軸２に圧入される。従って、軸受６，６′の内輪は
リング状切込み溝３ｂ。

３’ｂとリング状スペーサ１０．１０’とを介して回転
軸２に固定される。他方、軸受６，６′の外輪は、その
幅の少くとも半分がカバー７．７′のざス部７ａｔ７’
ａ内にそれぞれ圧入固定される。これにより、永久磁石
１１回転磁極３Ａ、３’Ａ及び回転軸２は一体状で回転
自在にカバー７．７′に支承される。このように回転磁
極３Ａ、３’Ａに切込み溝中３ｂ、３’ｂ’ｉ設けて軸
受６，６′を嵌着させる構造を採ることにより、モータ
の厚さを切込み溝３ｂ。

３’ｂの深さ分だけ薄形化することができる。

さて、第６図に示すように、軸方向に対向して対をなす
４対の固定磁極４Ａと４’Ａ、４Ｂと４′Ｂ１４Ｃと４
’Ｃ，４Ｄと４’Ｄは、その内周が回転磁極３Ａ（３’
Ａ）の外周に対向する形態で、固定磁極板４（４’）に
それぞれ一体化されて４等配部分（４隅部）に設けられ
ている。そして、回転磁極３Ａ（３’Ａ）の外周に沿っ
て一定の空隙（若干の空隙）を介して対向する各固定磁
極４Ａ〜４Ｄ（４′八〜４′Ｄ）の内周には歯形状の内
歯磁極４ａ＋４ｂ＋４ｃ＋４ｄ（４’ａ＋４’ｂ＋４’
ｃ、４’ｄ）がそれぞれ同一円周上に形成される。これ
ら内歯磁極４ａ〜４ｄ（４’ａ〜４′ｄ）の同一円周上
における相互間には、それぞれ不完全歯部（歯形不連続
部）１３が設けられている（第６図）。この不完全歯部
１３を境として内歯磁極４ａ〜４ｄ（４’ａ〜４′ｄ）
それぞれの歯形は互に位相差を設けて形成される。この
歯形の位相差は、−例として第８図（ａ）　、　（ｂ）
　、　（ｅ）及び（ｄ）に示すように、内歯磁極４ａ（
４’ａ）の歯形（ａ図）に対して、順次、４ｂ（４’ｂ
）の歯形（ｂ図）は９０°（１／４ピツチ）、４ｃ（４
’ｅ）の歯形（８図）は１８０°（１／２ピツチ）、４
ｄ（４’ｄ）の歯形（ｄ図）は２７０゜（３／４ピツチ
）の位相差が設けられている。尚、第８図の符号Ｏは回
転中心を示す。従って、この場合、例えば、第７図に示
す励磁用コイル（５Ｃ１５Ｂ、５Ａ、５Ｄ）に、順次、
パルス信号を送ることにより、回転磁極３Ａ、３’Ａが
第６図に示す矢印Ｐ方向にステップ回転される。尚、こ
の場合、軸方向に対向して対をなす内歯磁ｉ４ａと４′
ａ。

４ｂと４’ｂ、４ｃと４′Ｃ１及び４ｄと４′ｄ（第５
゜６図参照）の歯形は互に同位相に形成されている。

さて、第６図において、各不完全歯部１３に対応する固
定磁極板４（４’）の外側部に半径方向のスリン）　１
２．（この場合は片側で４個）が設けられている。これ
らのスリット１２により、ｌ！Ａ接する内歯磁極４ａ（
４’ａ）〜４ｄ（４’ｄ）相互間における磁束の流入を
最少限に防止することができる。

尚、固定磁極板４と４′は前後（軸方向）対称に形成さ
れている。このように、固定磁極４Ａ〜４Ｄと４’Ａ〜
４’Ｄとを固定磁極板４，４′にそれぞれ一体化して形
成することにより、各内歯磁極の歯形の位相差の設定、
回転磁極３Ａ、３’Ａとのギ’ｒｙプの設定が容易化さ
れ、組立工程が簡便化される。

さて、第５図に示すように、これら固定磁極板４と４′
の間にコイルベッド９が挟着されている。このコイルペ
ッド９は、第７図に示すように、非磁性体から成る板材
から外形が角形に形成され、中心部に円形貫通穴９ａと
、この貫通穴９ａの外周に沿って同一形状の４個の長円
形貫通穴９ｂが設けられている。円形貫通穴９ａの内周
端面は永久磁石１の外周に対向し、かつ回転磁極３Ａ、
３’Ａ相互間に半径方向外側から介入している（第５図
参照）。長円形貫通穴９ｂは、第７図に示すように、円
形貫通穴９ａの外側部のスペース全有効に利用し、スペ
ースの遊び部分を最少限に抑えるように効率良く形成さ
れている。そして、長円形貫通穴９ｂの一部は回転磁極
３Ａ、３’Ａ相互間に半径方向外側から介入している（
第５図参照）。これら長円形貫通穴９ｂ内に励磁用コイ
ル５Ａ。

５Ｂ、５Ｃ，５Ｄがそれぞれ密接状に挿着され、固定磁
極４Ａ（４’Ａ）、４Ｂ（４’Ｂ）、４Ｃ（４’Ｃ）、
４Ｄ（４’Ｄ）の軸方相互間にそれぞれ配置される。

励磁用コイル５八〜５Ｄは、第７図に示すように、同一
形状に形成されたもので、外形が長円形に形成された磁
芯８の外周に巻着固定されて、外形が長円形貫通穴９ｂ
よりも若干小さ目に形成される。

従って、励磁用コイル５Ａ〜５Ｄを長円形貫通穴９ｂに
挿着すると、励磁用コイル５Ａ〜５Ｄは、その一部が回
転磁極３Ａ、３’Ａ相互間に半径方向外側から介入して
配置されることになる。これによりギャップ近くにコイ
ルを配置することができ、磁路が短くなりインダクタン
スは減少し、モータの高速域でのトルク特性が向上する
。また、モータの外形を小形化することができる。また
、換言すれば、回転磁極３Ａ、３’Ａの外周をコイル５
Ａ〜５Ｄの配置領域内に介入させることができるので、
回転磁極３Ａ、３’Ａの半径全増大することができ、こ
れにより同一外形のモータのト２りを増大することがで
きる。また、コイル５八〜５Ｄの装着面積音大きくとる
ことができるので、コイル５八〜５Ｄの軸方向の厚さを
薄くすることができ、これによりモータの厚さ全薄形化
することができる。そして、これらの結果、モータの軽
量化を図ることができる。また、コイルペッド９全非磁
性体で形成し、かつその外形をカバー７．７′及び固定
磁極板４，４′と略同じ大きさに形成することにより、
コイル５八〜５Ｄ相互間の磁束の干渉を減少させること
ができると共に外部からのごみ等の不要物の侵入を防止
することができる。このように、本実施例は植々の利点
を有するものである。

尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、励磁用コイル（５Ａ〜５Ｄ）ｉ円形リング状に
形成しても上記実施例と略同様な効果を得ることができ
、また、極数も上記実施例の４極に限定されず、さらに
は内歯及び外歯磁極の位相も上記実施例に限定されず、
そして、その他種々の変形例にも適用することが可能で
ある。

（ト）発明の効果 以上、詳細に説明したように、本発明の永久磁石モータ
は、複数の固定磁極を固定磁極板に一体化して設け、該
固定磁極板の同一円周上における内歯磁極相互間に不完
全歯部（歯形不連続部）を設け、該不完全歯部に対応す
る固定磁極板の外側部に半径方向のスリットを設け、か
つ励磁用コイルの少くとも一部を回軸磁極軸方向相互間
に半径方向外側から介入配置させることにより、小形化
、薄形化、高トルク化、軽量化及び部品点数の減少化を
実現できるという効果大なるものがあり、生産性の向上
、信頼性の向上に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の永久磁石を用いた薄形パルスモータの正
面図、第２図は第１図のＥ−Ｅ’線断面図、第３図は本
発明に依る永久磁石を用いた薄形パルスモータの外観正
面図、第４図は第３図の矢印Ｇ、。 方向からみた側面図、第５図は第３図のＰ−Ｐ’線断面
図、第６図は第４図のＱ　−Ｑ’線における分離図、第
７図は第４図のＲ−Ｒ’線における分離図、第８図は第
６図の回転磁極３Ａ（３’Ａ）に淘する固定磁極４Ａ（
４’Ａ）、４Ｂ（４’Ｂ）、４Ｃ（４’Ｃ入４Ｄ（４’
Ｄ）の歯形の位相差の一例を示す図である。 １・・・円板状永久磁石、２・・・回転軸（中心軸）、
３Ａ、３’Ａ・・・円板状回転磁極、３ａ＋３’ａ・・
・歯ノ杉状の外歯磁極、３ｂ、３’ｂ・・・リング状切
込み溝、４．４′・・・固定磁極板、４Ａ、４’Ａ、４
Ｂ、４’Ｂ。 ４Ｃ、４’Ｃ、４Ｄ　、　４’Ｄ・・・固定磁極、４　
ａ　、４’　Ｋ１４ｂ＋４’ｂ、４ｃ＋４’ｃ＋４ｄ＋
４’ｄ・・・歯Ｊ杉状の内歯磁極、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ，
５Ｄ・・・励磁用コイル、６．６’・・・ころがｐ軸受
、７．７’・・・カッぐ−、７ａ、７’ａ・・・ボス部
、８・・・磁芯、９・・・コイルベッド、１０．１０’
・・・リング状スペーサ、１２・・・ス１ノット、１３
・・・不完全歯部（歯形不連続部）。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　内田幸男 弁理士　山　口　昭　之 第１図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転軸とほぼ同軸となるように軸方向に磁化された
   円板状永久磁石を配置し該永久磁石の軸方向両端面にそ
   れぞれ密着固定され外周に歯形状の外歯磁極を有する円
   板状回転磁極と、該回転磁極それぞれの外周に沿って若
   干の空Ｔｓヲ介して該外周に対向する同一円周上に歯形
   状の内歯磁極を有する複数対の固定磁極と、該６対の固
   定磁極軸方向相互間にそれぞれ配置された複数個の励磁
   用コイルとを備えた永久磁石モータにおいて、前記回転
   磁極の一方の外周に対向する固定磁極群と他方の外周と
   対向する固定磁極群とを軸方向に対向配置された固定磁
   極板にそれぞれ一体化して設けかつ同一円周上における
   門歯磁極相互間に不完全歯部を設けさらに該不完全歯部
   に対応する前記固定磁極板の外側部に半径方向のスリン
   ）１−設け、前記励磁用コイルの少くとも一部を前記回
   転磁極軸方向相互間に半径方向外側から介入配置せしめ
   たことを特徴とする永久磁石モータ。 ２、前記円板状回転磁極が前記回転軸外周近傍の該回転
   磁極端面に設けられたリング状切込み溝に嵌入された軸
   受によって回転自在に支承された特許請求の範囲第１項
   に記載の永久磁石モータ。 ３、前記励磁用コイルが前記固定磁極板軸方向相互間に
   挟着された非磁性体から成るコイルベッドの貫通穴内に
   挿着された特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の永
   久磁石モータ。