JPS61295850A - 直流ブラシレスモ−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〕 本発明は半導体器機の冷却につかわれる軸流ファンモー
タの動力源等に用いられる、直流ブラシレスモータに係
り特にインナーロータ型の直流ブラシレスモータに関す
る。

〔従来の技術〕

従来、軸流グア／モータの動力源には、構造が簡単であ
ることや、ファンの回転の中心から遠い部分の方がより
多くの風を発生させられる等の理由により米国特許’Ｉ
、　２／／、　’？６３　　号や、特開！；３−　／　
Ｓ　ＩＩＪ　７１号に開示されたアウターローター型の
直流ブラシレスモータを回転の中心に配置して使用して
いた。

またインナーロータ型の例としては、第Ｓ図に示す様な
周知のモータや、特開６０−３９３！ｌ、号に開示され
た技術が提叉されている。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

前述のアウターロータ型のモータを、ファンモータの動
力源等として使用する場合には。

前述の利点があるが、装置全体を小型にしようとした場
合、モータの外側にファン等が付くため、モータ本体は
非常に小型にしなければならず、高価なものとなり、フ
ァン等の外径が３０ｍ以下程度になると工作上の精度の
問題により、量産品として製作することが困難であった
。

ま念、第３図に示す様な周知のモータを動力源とするフ
ァンモータ等を小型化すると、工作上はアウターロータ
型のものよりも作りやすいが、モータ外径に対し、ファ
ン等の外径が極端に小さくなってしまい、体格に対する
送風等の能力が、極めて悪くなってしまうという欠点を
有していた。ま九、特開６０−３９３５６号に開示は有
利であるが、マグネット回転子の磁極の一部しか利用で
きないので、出力トルクが小さくなる欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述した従来のものにおける問題点を除去す
るため、相数の鴨倍（ａ＝＝−／、Ｊ。

・・・）個の独立した固定電機子を設け、１個の固定電
機子が軸方向に配設された磁芯と、該磁芯に巻装された
電機子コイルと、該電機子コイルの第７及び第一の解放
端で各々前記磁芯に固定され磁気的に結合された、第１
及び第一のそれぞれ１個所以上のマグネット回転子との
対向面を有する固定磁極とより構成される様にしたもの
である。

〔作用〕

前述した本発明の手段によれば、マグネット回転子の磁
極から発生し六磁束は、該マグネット回転子の磁極と対
向する固定電機子の第１の固定磁極に入り、電機子コイ
ルの第１の解放端側へ導かれ、軸方向に配設された磁芯
を通り、電機子コイルの第二の解放端側から、第２の固
定磁極へ流れ、前記したマグネット磁極とは異極のマグ
ネット磁極に入る。前記磁芯には、電機子コイルが巻着
されておシ、該電機子コイルに位置検出素子の出力に応
じた通電をすることにより、前記マグネット回転子と前
記固定電機子間に一方向のトルクが発生し、前記マグネ
ット回転子が回転するという作用がある。

〔実施例〕

以下、本発明装置を図面に示す実施例によある。ま六、
第２図（ａ）　、　（ｂ）は第１図中に図示し走固定電
機子ｌの正面図及び側面図である。

まず、固定電機子ｌについて説明する。第１の固定磁極
１１１及び第一の固定磁極／Ｃは、軟鋼若しくは焼結合
金によって作られている。また第１の固定磁極／ａ及び
第２の固定磁極／ｅは、平面部と、曲面部よりなり、平
面部と曲面部は互いに垂直に位置する。また、曲面部の
曲率け、後述のマグネット回転子コの外周とわず屯 かな空隙を介して、同ｐ円上に配置のできる曲率となっ
ている。

２つの固定磁極／ａ、／ｌｊは、あらかじめ電機子コイ
ル／ｂを巻装された磁芯／ｄにより、磁気的に結合され
、機械的にも固定される。７つの固定電機子が形成され
る。電機子コイルｌｂの巻線方法及び結線方式を展開図
にて第３図に示す。第３図（りは、第１図中のユつの固
定電機子ｌを駆動回路ユニット３の中に含まれる位置検
出器３αの出力釦より、マグネット回転子の位＊に従っ
て、交互に励磁する場合の展開図である。それぞれのコ
イルは独立に巻線され、それぞれ駆動回路３に接続され
る。第３図（ｂ）は第１図中の２つの固定電機子を同時
に逆向きに励磁する場合の展開図であり、電機子コイル
／ｂの巻線は、バイファイラ巻線となる。第３図（Ｃ）
は、前記第３図（す、第３図（ｂ）に示される巻線方式
が片道通電であるのに対し、往復通電をする場合の展開
図である。電機子コイル／ｂの巻線方法自体は、第３図
（Ｉりの場合と同じである。

第１図において、マグネット回転子ユは、マクネット２
ａとヨークＡｈそしてファンコＣ９さらに図示されてい
ない回転軸より構成されている。マグネット、ｌａは、
外周部が磁極となり、隣接する磁極が異極となる様に等
ピッチで着磁されている。マグネット２１＋の内側面に
は、円環状の軟鋼板で作られたヨークコｂが貼着され磁
路を構成している。ヨークコロの内側にはファンコＣが
接着等周知の方法により固定されている。また、ファン
Ｊｅの中心部には図示していない回転軸が植立されてい
る。

駆動回路ユニット３け周知の単相式ブラシレスモータの
駆動回路をユニット化したものであり、位置検知素子Ｊ
ａ、及びスイッチング素子を含んでいる。

また位置検知素子Ｊ１１は所定の位置即ち、隣接する固
定磁極間の間隙部に位置する様な回路ユニット中の位置
に配置されている。

ケースｑは軸受１１ａ及び軸受支持体ｑｂから構成され
、軸受支持体ｑｂは全体のケースを兼ねている。軸受Ｑ
ａには、マグネット回転子コの図示しない回転軸が回動
自在に支持される。

軸受支持体ｌＩｂには２つの固定電機子／が接着、かし
め等の周知の手段によって固定される。

また、回路ユニット３も周知の手段によって固定電機子
！または軸受支持体９％固定される。

カバー５は、軸受支持体グまたは固定電機子ｌま六は回
路ユニット３に１周知の方法によって固定されている。

本実施例は、単相式モータの例であり、何らかの起動手
段を構じなければ起動しない。そのために、回路ユニッ
ト３の中にマグネットの小片３ｈを埋設する等の周知の
起動手段により起動させる。

次に、第３図（ｃ）に示されるコイル結線を行ない、往
復通電をする場合の起動動作を第９図によって説明する
。第９図において、３ａは位置検知素子、例えばホール
ＩＣである。また３４は起動用のマグネット小片である
。その他の記号は、第１図中の記号に対応する。

モータが停止している時には、第７図（−）に示す位置
または（ｂ）に示す位置にロータは停止する。

固定磁極と、マグネットの磁極がずれた位置で停止して
いるのは、起動用のマグネット小片３ｂの作用によるも
のである。

この固定磁極とマグネット磁極のずれを００度とする。

まず、第７図（−）の状態で停止しているモータに通電
を開始すると、位置検知素子３ｍの出力に従って、固定
磁極／／　ａ　、　ｌ／　ｅはＮ極にｉｉ　ｂ　。

／／ｄはＳ極に励磁され、マグネット回転子ユはイの方
向に回転する。（ｑｏ−〇。）度回転した位置で、位置
検知素子の出力は反転し、電機子コイル／ｈ直流れる電
流も反転するため、固定磁極／ａ、／ｅはＳ極ＶＣ，ｔ
ｂ、ｌｅｔはＮ極に励磁され、イ方向に引き続き回転す
る。以降ｑ。

度ごとに通電が反転し、マグネット回転子は回転を続け
る。

また、同様に第９図（ｂ）の位置にマグネット回転子が
停止している状態でモ轡夕に通電を開始するとマグネッ
ト回転子はθ０度回転し通電が切り換る。ここで、起動
用マグネット小片による力が強過ぎると、マグネット回
転子は、イ方向に回転し続けることが出来ず逆方向にも
どされてしまい、振動を続けてしまう。起動用マグネッ
ト小片による力が適正であれば、マグネット回転子は、
イ方向に引き続き回転し続けるものである。

ｆｌｓ３図（ｂ）に示す巻線方法の場合も、駆動回路と
コイルの結線方法が変るだけで同じメカニズムで回転す
る。また、第３図（−）に示される捲線方式の場合は例
えば、磁極／／ａがＮ極ｉｉ　ｂがＳ極−＋ｌｌｃがＳ
極／／ｄが／ｖ　極→／／　ａがＮ極／／ｂがＳ極とい
う様に切りかわり、励磁されない固定磁極が存在するこ
とになる事以外は、第３図（ｂ）及び（Ｑ）に示される
例と全く同様に回転する。

本実施例は、単相式モータの例であるが、本発明装置は
、相数による制限分受けるものではない。第６図ＩＧｊ
相式モータとして構成した他の実施例を図示する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る直流ブラシレスモー
タは、マグネット回転子の外周部に独立した複数個の固
定電機子を配設して、インナーロータ型の直流ブラシレ
スモータとしたために軸流ファンモータ等の動力源とし
て使う場合には、小型化が容易となる効果があり、独立
し走複数個の固定電機子の１つの固定電機子が、軸方向
に配設された磁芯と、該磁芯に巻着された電機子コイル
と、該電機子コイルの２つの解放端で前記磁芯に各々磁
気的に結合固定された、マグネット回転子の磁極面と対
向する面を有する第１及び第二の固定磁極とより構成さ
れる様にした九めに、磁芯の断面積は、必要な磁束を通
すことのできる断面積とすれば良いために、固定電機子
のマグネットとの対向面の面積に較べ磁芯の断面積は小
さくてすみ、そのためにコイルが小型となる。ま虎、磁
芯の断面形状は任意に作れるので、パイプ状の磁芯とし
てモータの取り付は穴を兼ねたり、円弧状の断面にする
ことによって、固定電機子の径方向の寸法を、小さくす
ることができるために、モータの外径に対して、マグネ
ット回転子の径を大きくすることができ、そのためにマ
グネット回転子の内径部分を有効に使うことができ又、
強方なトルクを得られるという効果がある。また、マグ
ネット回転子の外周部の磁極面全体に固定磁極を配設す
ることにより、マグネットから発生する磁束を無駄なく
利用できるために、　トルク特性、及び効率が向上する
という効果がある。

さらに、コイルの構造が磁芯にンレノイド状にコイルを
巻着する構造であるために、コイルの巻線が極めて容易
であり、また各相の固定電機子を個別に洪゛通部品とし
て作るととができるために、量産性が向上する々どの優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の直流ブラシレスモータの一実施例の
斜視分解図、第二図（ｇ）　、　Ｃｂ）は第１図に示し
た実施例における固定電機子の正面図及び側面図。第３
図（”）　、　（ｂ）　、　（ｅ）は、第１図に示した
実施例のマグネット回転子及び電機子コイルの展開図。 第９図は、第１図に示す実施例の起動時の説明図。第Ｓ
図は、従来の直流ブラシレスモータの要部の断面図。第
２図は、本発明による直流ブラシレスモータの他の実施
例をそれぞれ示す。 ｌ・・・固定電機子、　　　ｌα、／ａ・・・固定磁極
、ｔｂ・・・電機子コイル、　　　Ｉｄ・・・磁芯、／
／　ａ　　／／　ｂ　、　／／　ｅ　、　／／　ｄ−・
・固定磁極のｓｉ面、ユ・・・マグネット回転子、　　
　コα・・・マグネット、コｂ・・・ヨーク　　　＋２
８・・・ファン、　　　Ｊ・・・駆動回路ユニット、　
　３１１・・・位置検出素子、３ｂ・・・マグネット小
片、　　　ダ・・・ケース、１１ａ・・・軸受、　　ｐ
ｂ・・・軸受支持体、３・・・カバー。 具　３　回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 隣接する磁極が、異極となる複数の磁極が外側にある円
   環状のマグネツト回転子と、該マグネツト回転子の外周
   面と僅かな空隙を介して対向する複数（１を含む）の固
   定電機子と、各固定電機子に巻装された電機子コイルと
   、前記マグネツト回転子の回転位置を検出する位置検出
   素子と、該位置検出素子の出力により、前記電機子コイ
   ルの通電を制御する通電制御回路よりなる直流ブラシレ
   スモータにおいて、前記複数の固定電機子は、相数のｎ
   倍（ｎ＝１、２、・・・）個の独立した固定電機子より
   なり、１個の固定電機子が、軸方向に配設された磁芯と
   、該磁芯に巻装された電機子コイルと、該電機子コイル
   の第１の開放端側で、前記磁芯に固定され、磁気的に結
   合された、少くとも１個所のマグネツト回転子との対向
   部分を有する第１の固定磁極と、前記電機子コイルの第
   ２の解放端側で前記磁芯に固定され、磁気的に結合され
   た、少くとも１個所のマグネツト回転子との対向部分を
   有する第２の固定磁極とより構成されることを特徴とす
   る直流ブラシレスモータ。