JPS6110466Y2

JPS6110466Y2 -

Info

Publication number: JPS6110466Y2
Application number: JP1977001305U
Authority: JP
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1977-01-10
Publication date: 1986-04-03
Also published as: JPS5396613U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、いわゆるブラシレスアンドスロツト
レスの直流モータの構造に関し、特に発生トルク
が大きく、しかも形状が扁平小形で、製造が容易
な新規な直流モータを提供しようとするものであ
る。

以下、本考案による扁平型無刷子直流モータの
一実施例を図を参照しながら説明しよう。

第１図は、本考案による直流モータの縦断面図
で、１はロータマグネツトを示し、これは、第３
図に示すように、環状の磁石がロータヨーク２上
に取付けられ、ロータヨーク２と一体に取付けら
れたロータ軸３を中心に回転するようにされてい
る。そして、この場合、ロータマグネツト１は、
磁束密度がサイン波状になるように、例えば８極
に着磁されている。

４は軸受けで、例えば黄銅からなる筒体４ａ
と、これを覆う例えばプラスチツクよりなる筒状
カバー４ｂとよりなる。

５はステータヨークで、このステータヨーク５
のロータ軸３の延長方向と直交する面上には４個
の巻線ブロツク６Ａ，６Ｂ，６C.６Ｄとプリン
ト基板１０が配される。即ち、第２図は、ロータ
マグネツト１、ロータヨーク２、軸３及び軸受け
４を除いた状態の平面図で、ステータヨーク５上
に、４個の巻線ブロツク６Ａ，６Ｂ，６Ｃ及び６
Ｄが、及いに重ならないように所定の間隔をあけ
て、ロータマグネツト１に対向する位置に配さ
れ、さらに、これら巻線ブロツク６Ａ〜６Ｄの配
置位置と重ならない形状の例えば紙エポキシ樹脂
よりなるプリント配線基板１０がステータヨーク
５上に、従つて巻線ブロツク６Ａ〜６Ｄと同一平
面上に配される。そして、この例では、ロータ軸
３の延長線を横切るようにプリント配線基板１０
がステータヨーク５上に配される。

各巻線ブロツク６A.６Ｂ，６C.６Ｄは、同様
の形状で、同じ巻き幅の扁平な、例えばプラスチ
ツクからなる巻枠７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄにコイ
ル８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄがそれぞれ巻回されて
構成される。そして、このコイル８Ａ，８Ｂ，８
Ｃ，８Ｄが巻回された巻枠７Ａ〜７Ｄが、螺子９
Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄによりステータヨーク５上
に固定されて、巻線ブロツク６Ａ〜６Ｄがステー
タヨーク５上に配される。

そして、この場合、各巻線ブロツク６Ａ〜６Ｄ
の半径方向に沿う一側のコイル巻回部分と、他側
のコイル巻回部分の距離は、それぞれ電気角で
180゜異なるようになされる。そして、各巻線ブ
ロツク６Ａ〜６Ｄの配置関係は次のようにされ
る。

即ち、巻線ブロツク６Ａと６Ｂ及６Ｃと６Ｄは
電気角で90゜離れた位置に配され、即ち、巻線ブ
ロツク６Ａ及び６Ｃの半径方向に沿う他側の巻回
部分と、これに隣り合う巻線ブロツク６Ｂ及飯６
Ｄの一側の巻回部分とが電気角で90゜異ならされ
て配され、また、巻線ブロツク６Ａと６Ｃ及び６
Ｂと６Ｄは電気角で、180゜×４＝720゜だけ離れ
た位置に配される。

そして、巻線ブロツク６Ａのコイル８Ａと巻線
ブロツク６Ｃのコイル８Ｃとが直列に接続され、
また巻線ブロツク６Ｂのコイル８Ｂと巻線ブロツ
ク６Ｄのコイル８Ｄとが直列に接続される。これ
らの接続はプリント基板１０の銅箔よりなるパタ
ーン（図示せず）にて行なわれる。

さらに、プリント基板１０上にはロータマグネ
ツトの回転位置を検出する２個の検出素子例えば
ホール素子１１及び１２が銅箔パターンにハンダ
付けされて取付けられる。そして、ホール素子１
１及び１２の取付け位置は、互いに電気角で90゜
異なるようにされるとともに、ホール素子１１
は、巻線ブロツク６Ａとは電気角で180゜×３＝
540゜異なるようにされる。この場合巻線ブロツ
ク６Ａのホール素子１１から見て遠い方の半径方
向の一側のコイル巻回部分の位置とホール素子１
１の位置とが電気角で540゜異なるようにされる
ものである。

そして、本例においては、プリント基板１０上
のロータ軸３との接点部分がスラスト受け１３と
され、これにてロータ軸の先端を受けるようにさ
れる。図の例の場合軸３の先端にはボール３ａが
圧入されており、このボール３ａをスラスト受け
１３で受けるようにされている。

そして、この場合、軸３をアースする必要があ
るものでは、第４図に示すように、プリント基板
１０のスラスト受け１３の部分は銅箔を残してお
き、これにより一側の端部まで配線パターンを延
長し、これよりリード線１４を導出し、このリー
ド線１４を接地端に接続するようにする。

なお、１５，１６，１７は取付け用貫通孔で、
軸受け４の筒状カバー４ｂにもこの貫通孔と対応
する位置に孔が開けられ、螺子により、軸受け４
とともにプリント基板１０がステータヨーク５に
固定される。

なお、プリント基板１０上の銅箔によるパター
ン及び、これより導出するリード線は図示しなか
つたが、リード線は、プリント基板１０の長手方
向の一端より導出され、このリード線がステータ
ヨーク５の一部が切欠されて形成された窓１８よ
りステータヨーク５外に導出されるようにされ
る。

このようにして、磁束密度がサイン波状になる
ようにロータマグネツト１を着磁し、巻線ブロツ
ク６Ａ〜６Ｄ従つてステータコイル及びホール素
子１１，１２を上述のように配置することによ
り、モータのトルクは、ロータマグネツト１の回
転位置に無関係に一定にすることができる。

即ち、コイル８Ａあるいは８Ｃに鎖交する磁束
密度をB₁、コイル８Ｂあるいは８Ｄに鎖交する
磁束密度をB₂とすると、ロータマグネツト１は
磁束密度がサイン波状になるように着磁され、ま
たコイル８Ａと８Ｂ及びコイル８Ｃと８Ｄは互い
に90゜異なるように配されることから、ロータの
回転角（電気角）をθ、ロータマグネツト１によ
る磁束密度の最大値をB₀とすると、 B₁＝B₀sinθ ……(1) B₂＝B₀cosθ ……(2) となる。従つて、ホール素子１１及び１２に得ら
れる電圧e₁及びe₂は、 e₁＝K₁sinθ ……(3) e₂＝K₁cosθ ……(4) （K₁は定数である。）となる。そして、コイル８Ａ〜８Ｄには、ホール
素子より得られる電圧に比例した電流が流れるも
のとすれば、コイル８Ａ及び８Ｃに流れる電流i₁
及びコイル８Ｂ及び８Ｄに流れる電流i₂は、(3)，
(4)式から、 i₁＝K₂sinθ ……(5) i₂＝K₂cosθ ……(6) （K₂は定数である。）となる。フレミングの法則によりコイル８Ａ，８
Ｃに働く力F₁及びコイル８Ｂ，８Ｄに働く力F₂
は、 F₁＝i₁・B₁＝K₂B₀sin²θ ……(7) F₂＝i₂・B₂＝K₂B₀cos²θ ……(8) となる。従つてロータが受ける力ＦはＦ＝F₁＋F₂＝K₂B₀sin₂θ＋K₂B₀cos²θ ＝K₂B₀（sin²θ＋cos²θ）＝K₂B₀ ……(9) となり、ロータの回転角θに無関係に一定とな
る。

従つて、レコードプレーヤ等で、特に問題とな
るワウ・フラツタの原因となるトルクむらが全く
なく、なめらかな回転をする。また各ステータコ
イルに、電流を切換えて流すようにするものに比
べて、スイツチング時の雑音（機械音）は全くな
い。

以上述べたように本考案においては、ロータマ
グネツトの極数に対し、巻線ブロツクの数を少な
くして、巻線ブロツクが互いに重なり合わないよ
うにして、巻線スタツクを１段としたので、ロー
タマグネツトとステータヨーク間の軸方向の間隔
を狭くでき、モータの形状を非常に薄形の扁平と
することができる。しかも、その巻線ブロツク６
Ａ〜６Ｄと重なり合わない形状のプリント基板１
０を、巻線ブロツク６Ａ〜６Ｄと同一面上に配す
ることができるので、従来のようにプリント基板
上に巻線ブロツクを載せるような場合に比べて、
プリント基板１０の厚み分だけロータマグネツト
１とステータヨーク５との軸方向の間隔が狭くで
きる。したがつて、磁束密度を増すことができ、
トルクを大きくとれる利点がある。

また、コイル同士の接続や、ホール素子の接続
は、この基板上で容易に行なうことができ、配線
が容易になし得るという効果もある。

さらに、本考案においては、巻線スタツクが一
段で、４個の巻線ブロツクの軸方向の高さは同一
であることからモータを組立てるに当たつてロー
タマグネツト１と巻線ブロツク６Ａ〜６Ｄ間の間
隙は容易に設計し得、それだけ組み立てが容易に
なる。

また、図の例のように、巻線ブロツク６Ａ〜６
Ｄとして扁平の巻枠７Ａ〜７Ｄにそれぞれコイル
８Ａ〜８Ｄを巻装したものを使用し、これを螺子
９Ａ〜９Ｄにてステータヨーク５上に取付けるよ
うにしたことにより、従来のこの種のモータのよ
うに巻線ブロツクをステータヨークと別の固定具
により固定する場合に比べて、巻線ブロツクの取
付が非常に簡単にでき、しかも各巻線ブロツクの
位置決めも容易になし得、さらには製造コストも
安価になるという利点がある。

また図の例のように、プリント配線基板１０を
ステータヨーク５の中心位置に覆うように配すれ
ばこれを軸３のスラスト受けとすることができ、
従つて、軸３を接地する必要があるときには上述
したようにして簡単にできるという利点もある。

なお、図の例は、ロータマグネツトは８極に着
磁され、巻線ブロツクの数は４個とされ、そのう
ちの２個づつが直列に接続された場合であるが、
これに限らないものである。

即ち例えばロータマグネツトが２極に着磁され
るときは、巻線ブロツクの数は２個で、これを電
気角で90゜だけ異なるように、互いに重ならない
ように配するようにすればよく、また８極以上の
多極のときにも、巻線ブロツクは互いに重ならな
い数に選定し、互いに直列に接続されないもの同
士が互いに90゜奇数倍だけ異なるように配置すれ
ばよい。

また、軸３をアースするには、プリント基板１
０上に形成された銅箔を有するスラスト受け１３
と、ステータヨーク５とが接続されるようにすれ
ば、このステータヨーク５自体を接地するように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による扁平型無刷子直流モータ
の一例の縦断面図、第２図は、そのステータヨー
ク部分の一例の平面図、第３図はそのロータ部分
の一例の斜視図、第４図は、そのプリント基板の
一例を説明するための図である。１はロータマグネツト、２はロータヨーク、３
はロータ軸、４は軸受け、５はステータヨーク、
６Ａ〜６Ｄは巻線ブロツク、７Ａ〜７Ｄは巻枠、
８Ａ〜８Ｄはコイル、９Ａ〜９Ｄはその取付け用
螺子、１０はプリント基板、１１及び１２は検出
素子としてのホール素子、１３はスラスト受けで
ある。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ロータ軸に対して固定されたロータヨークに被
着されたｎ（ｎは正の偶数）極に着磁されたリン
グ状扁平ロータマグネツトと、ステータチヨーク
と、このステータヨークの上記ロータ軸の延長方
向と直交する面上であつて、上記ロータマグネツ
トと対向する位置に上記ステータヨークに対して
絶縁された状態で配されたｍ（ｍは２以上の正の
整数でｍ＜ｎ）個のステータコイルと、上記ステ
ータヨークの上記面上に配されるプリント配線基
板と、このプリント配線基板上に配され、上記ロ
ータマグネツトの回転角位置に検出する検出素子
とを有し、上記ｍ個のステータコイルは互いに重
なり合わないように所定の間隔を開いて上記面上
に配されるとともに、上記プリント配線基板は上
記ステータコイルと重らり合わない形状とされて
上記ステータコイルと同じ上記面上に配されるよ
うになされた扁平型無刷子直流モータ。