JPS61189158A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は円滑に始動できるようにしたブラシレスモータ
に関する。

〔従来の技術〕

モータの停止時において、ロータは、ステータとの関係
で磁気的に最も安定した関係位置に位置されて停止する
ので、始動時において上記の磁気的安定性が抵抗となっ
て、円滑に始動できない傾向がある。

そこで、従来第８図に例示するような直流ブラシレスモ
ータが知られている。図中１はステータコアで、これは
４個の相極２とこれら相極２相亙間に位置する４個の補
助突極３とを一体に有し、各相極２には夫々相巻線４が
巻付けられている。

また、５はロータで、その周部をなすロータマグネット
６は交互にＮ極、Ｓ極に着磁されているとともに、無励
磁極Ｏを有している。

このモータは、その停止時にロータマグネット６の例え
ばＮ極の中心線が相極２の中心線に対して位置ずれする
ようにして磁気的に安定させることができ、これにより
始動性を改善できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このモータによれば、補助突極３は電磁石とは
なっていないので、相極２の励磁の際に補助突極３を中
心とする磁場がロータ５の回転を妨げる働きをして、回
転むらおよび振動を発生し易いという問題がある。これ
とともに、補助突極３を設けた分だけスロワ１〜エリア
が減少し、かつ、コイルスペース（従って、回転トルク
の大きさを決める相巻線４の巻数）も減少するものであ
り、しかも補助突極３は相巻線４の巻線作業の邪魔にな
るという問題もあった。したがって、これらを改善でき
るようなスロットエリヤを確保するためにはステータコ
アを大きくしなければならなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために本発明は、交互に設けら
れたＳ極とＮ極の一端面が等しい角度領域を占めて連な
るロータマグネットの上記一端面に、ロータ位置検出セ
ンサを近接して設け、上記ロータマグネットのＳ極とＮ
極のうちの一方の磁極のロータ回転方向側端部に、上記
ロータの回転方向側に一体に突出する相極対向部を形成
したことを特徴とする。

〔作用〕

このブラシレスモータによれば、その停止時（無励磁時
）にロータは、そのロータマグネットの各磁極の中心が
ステータコアの各相極に中心に一致して、磁気的に安定
されるが、この状態でロータマグネットのＮ、Ｓいずれ
か一方の磁極に形成された相極対内部は、上記一方の磁
極の回転方向側に隣接された他の磁極に磁束中心を一致
させているステータの相極の一部に対向している。

これにより、始動時にロータ位置検出センサによるロー
タの磁極検知にもとずき相極対向部が向かい合っている
相極が、相極対向部を有した磁極とは異なる極性に励磁
されることによって、この相極は、これ対向している相
極対向部を有したロータマグネットの磁極を、互いの磁
束中心を一致させるように磁気的に引寄せるから、この
ような作用によりロータが回転を始める。このため、従
来のように補助究極を設けることなく円滑に始動させる
ことができる。

したがって、スロットエリアおよびコイルスペースの減
少を防止して、モータの始動性を改善できるものである
。さらに、補助突極を省略できることによって、補助突
極の磁場を原因とする回転時における振動および回転む
らの発生を防止してなめらかに回転できる。しかも、ス
テータは従来と同じ構造でよいのみならず、ロータマグ
ネットの着磁構造とロータ位置検出センサの配置の変更
という簡単な手段によって容易に実現できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第７図を参照して
説明する。

第２図中１１は金属製のモータ本体で、その中心部には
出力軸１３が軸受１４を介して回転自在に取付けられて
いる。出力軸１３はモータ本体１１を厚み方向に貫通し
ている。

モータ本体１１にはステータ１５が取付けられている。

ステータ１５は、複数例えば四つの略丁字形をなした相
極１６〜１９を周囲に突設してなるステータコア２０と
、相極１６〜１９に巻付けた相巻線２１．２２とで形成
されている。ステータコア２０は積層鉄心、又はフェラ
イト粉末を固めた圧粉鉄心、あるいは金属を削り出して
形成されている。

そして、ステータ１５の径方向に対向する一対の相極１
６．１８には一方の相巻線２１が巻付けられて、これら
は同時に励磁されるようになっているとともに、ステー
タ１５の径方向に対向する他の一対の相極１７．１９に
は他方の相巻線２２が巻付けられて、これらは同時に励
磁されるようになっている。

上記出力軸１３の一端部には負荷接続部２３が連結され
、この接続部２３には磁気ディスク等の負荷（図示しな
い）が装着されるようになっている。

出力軸１３の他端部にはロータ連結部材２４を介してロ
ータ２５が固定されている。

ロータ２５は、本実施例がアウタ・ロータ形である関係
から円盤形状のロータヨーク２６の内周面に、フェライ
ト磁石等からなるリング状のロータマグネット２７を装
着して形成されている。

ロータマグネット２７はＳ極とＮ極とを交互に着磁して
なる。なお、Ｓ極とＮ極の着磁方向はロータマグネット
２７の径方向に沿ってなされるから、ロータマグネット
２７の同じ着磁領域の内外周面にＳ極とＮ極とが着磁さ
れるが、本明細書および図面において以下に記載するＳ
、Ｎの各磁極は、ステータ１５に対向するロータマグネ
ッ］へ２７の内周面側の磁極を指すものである。そして
、これらの磁極のうちの一方の磁極、例えばＮ極のロー
タ回転方向側端部には、ロータ２５の回転方向側に一体
に突出する相極対向部２８が形成されている。この相極
対向部２８を設けたことによって、第４図に示すように
ロータマグネット２７の一端面２７ａにおいて交互に設
けられたＳ極とＮ極とが等しい角度γ（本実施例では９
０°）領域を占めて連なるにも拘らず、第３図に示すよ
うにロータマグネット２７の他端面２７ｂにおいてはＳ
極が占める角度領域αとＮ極が占める角度領域βは夫々
異なる大きさになっている。これらの角度領域α、βは
、本実施例の場合においてα〈β、α＋β−１８０°、
１２０゜≦β≦１３５°の関係をいずれも満たして定め
られている。したがって、本実施例の場合にはＳ極とＮ
極が占める角度領域が等しい一端面２７ａからこの端面
２７ａと反対の他端面２７ｂに向うにつれてテーパ状に
、かつロータ２５の回転方向側に突出して上記相極対向
部２８が形成されている。なお、上記Ｓ極およびＮ極の
磁束の中心はいずれも上記一端面２７ａにおける両端か
ら等しい距離１を通る位置、つまり角度にして４５６の
位置にあるとともに、第２図から第５図中矢印はロータ
２５の回転方向を示している。

また、図中２９はモータ本体１１に支持されたＰＣ板で
、このＰＣＣ２Ｏ４上記ロータマグネット２７のＳ極と
Ｎ極の一端面とが等しい角度領域を占めて連なっている
上記一端面２７ａに対向して設けられている。このＰＣ
Ｃ２Ｏ４は各相極１６〜１９の励磁を制御するためのホ
ール素子等のロータ位置検出センサ３０および回路部品
３１が取付けられている。しかも、ロータ位置検出セン
サ３０は上記一端面２７ａに近接して取付けられている
。

上記構造のアウタ・ロータ形直流ブラシレスモータによ
れば、その停止時（無励磁時）においてロータ２５は、
そのロータマグネツ１〜２７のＳ、Ｎ各磁極の磁束中心
が、ステータコア２０の各相極１６〜１９の中心に一致
して磁気的に安定されている。これとともに、この停止
状態では、ロータマグネット２７のＮ極に形成した相極
対向部２８が、このＮ極の回転方向側に隣接したＳ極に
対して磁束中心を一致させている相極１７．１９の反回
転方向側に対向している。

このため、Ｎ極の下面はロータ位置検出センサ３０に対
向しているから、モータを始動させると第６図中Ａの関
係位置に示すように上記センサ３０がロータマグネット
２７のＮ極を検知して、相極１７．１９をＳ極に励磁す
る。これにより、相極１７．１９に対向している相極対
向部２８が磁気吸引作用によって引寄せられてロータ２
５が回転を始める。そして、この次の第６図中８に示す
関係位置においても上記センサ３０がロータマグネット
２７のＮ極を検知し続けているから、各相極１７．１９
はその磁束中心に対してロータマグネット２７のＮ極の
磁束中心を一致するように更に強力にロータマグネット
２７のＮ極を引寄せる。このような磁気吸引作用によっ
て上記相極１７．１９とロータマグネット２７のＮ極と
の互いに磁束中心が一致した時点で、第６図中Ｃに示す
関係位置となって上記センサ３０がロータマグネット２
７のＳ極を検知するから、これにより相極１７．１９の
励磁が解除されるとともに相極１６．１８がＳ極に励磁
される。これにより慣性力で回転を継続しているロータ
２５のＮ極が相極１６．１８に引寄せられる。そして、
この次の第６図中りに示す関係位置においても上記セン
サ３０がロータマグネットのＳ極を検知し続けているか
ら、各相極１６．１８はその磁束中心に対してロータマ
グネット２７のＮ極の磁束中心を一致するように更に強
力にロータマグネット２７のＮ極を引寄せる。以上のよ
うにしてロータ２５は円滑に始動され、以後上記第６図
Ａ〜Ｄに示した関係位置が繰返されてロータ２５が連続
回転される。なお、このロータ２０の回転時のｉ〜シル
ク変化は第７図に示される通りであり、上記ＡおよびＣ
の関係位置では上記ＢおよびＤの関係位置よりもトルク
が小さい。

そして、以上の始動性向上を、ロータマグネット２７の
Ｎ極に相極対向部２８を設けるとともにロータ位置検出
センサ３０の配置によって、従来のようにステータ２２
に補助突極を一体に形成する必要がない。したがって、
補助突極の磁場を原因とする回転むらおよび振動を防止
できる。さらに、補助突極の省略によりステータ２２の
スロットエリアおよびコイルスペースを従来より大きく
確保できる。

よって、巻線作業が容易化されるとともに、より多くの
相巻線２５を巻くことも必要により可能であり、また逆
に従来と同じスロットエリアとするならばステータ２２
ひいてはモータを小形化できる。

なお、本発明はステータの内側にロータが設けられるタ
イプの直流ブラシレスモータにも実施できる。その他、
本発明の実施に当っては、発明の要旨に反しない限り、
ロータマグネットの各磁極、相極対向部、ロータ位置検
出センサ等の具体的な構造、形状、位置等は、上記実施
例に制約されることなく、種々の態様に構成して実施で
きることは勿論である。

〔発明の効果〕

上記特許請求の範囲に記載の構成を要旨とする本発明に
よれば、ロータ位置検出センサの配置とロータマグネッ
トの着磁構造とによって、ステータコアに従来のように
補助突極を一体に設けることなく、モータを円滑に始動
させることができ、そして、補助突極の省略に伴い回転
むらおよび振動を防止して回転を円滑にできるとともに
、ステータのスロットエリアおよびコイルスペースを大
きくでき、しかも、これによって巻線作業も容易化でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図は本発明の一実施例を示し、第１図は
第２図中Ｉ−Ｉ線に沿う略断面図、第２図は全体の概略
的な縦断側面図、第３図はロータマグネットの平面図、
第４図はロータマグネットの下面図、第５図はロータマ
グネットの展開図、第６図は回転角と、電気角と、ステ
ータの各相極およびロータ位置検出センサに対するロー
タマグネットの各磁極の位置ならびに励磁の関係を示す
図、第７図はトルクと回転角の関係を示す特性図である
。第８図は従来例を示す略断面図である。 ２７・・・ロータマグネット、２８・・・相極対向部、
３０・・・ロータ位置検出センサ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦−一−−〜）（ ／−一−−−〜〉鴫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交互に設けられたＳ極とＮ極の一端面が等しい角度領域
   を占めて連なるロータマグネットの上記一端面に、ロー
   タ位置検出センサを近接して設け、上記ロータマグネッ
   トのＳ極とＮ極のうちの一方の磁極のロータ回転方向側
   端部に、上記ロータの回転方向側に一体に突出する相極
   対向部を形成したことを特徴とするブラシレスモータ。