JPS6137862B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ローターとステーターを回転軸の長
さ方向に面対向させ、例えばホール素子にて永久
磁石から成るローターの磁束を検知し、ローター
の回転位置に応じて各相の駆動コイルに流す電流
に順次制御することにより、ローターを連続して
回転させるようにした無刷子型（無整流子型、電
子整流子型ともいう）のモーター装置に関するも
のである。

この種のモーター装置は従来より種々提案され
ており、一般的には第１図に代表されるような構
造となつている。即ち、ステーター１に回転自在
に支承された円環状の永久磁石より成るローター
２と、そのローター２と所定の空隙ｇを保つてス
テーター１に設けられた鉄板３とで磁気回路を構
成し、駆動コイル４を、その間に配置するという
ものである。

このような構造のモーターにおいては、磁気空
隙ｇは可能な限り小さく構成するのが望ましく、
それによつて、駆動コイル４に鎖交する磁束密度
が大となり、その結果、より大きなトルクが得ら
れる。即ち、トルク効率が良くなる。その為に、
駆動コイル４は厚みを薄くし、同一平面上に並べ
られている。

ここで、ローター２の磁極数を例えば８極とす
ると、駆動コイル４は第２図あるいは第４図に示
すように配列される。

しかしながら、第２図に示すようなコイル配列
では、ローターの磁極数よりコイルのトルク発生
部の数が少なく、従つてトルク効率は悪い。即
ち、この場合、トルク発生に寄与するのは、常に
回転軸を中心として点称対に向かい合つた２個の
コイルであり、また、１個のコイルについては第
３図に示すように、トルク発生部ｌを２本持つて
いるわけであるから、トルク発生部は４本である
といえる。従つて、ローターの磁極数は８極であ
るにもかかわらず、コイルのトルク発生部は４本
しかなく、トルク効率は悪いということになる。

第４図に示すようなコイル配列のものは、全て
のトルク発生部が同一平面に並ぶように、重複す
る部分（コイルエンド部）を第５図に示すように
曲げたものである。このような配列のコイルは、
トルク発生部が８本であり、ローターの磁極数と
同数であるので、トルク効率の点では良いといえ
る。しかし、コイルの数は全部で８個であり、部
品としてのコイル数は多くなるため、組立を煩雑
にしている。また、コイルの端子数は合計16本で
あり、組立に際しては端子の処理に手間を要す
る。つまり、第４図に示すようなコイル配列のも
のは、部品点数（コイル数）、工数の面から結局
はコスト高となつてしまう。

本発明は上述の問題を解決し、トルク効率が良
く、しかも、部品点数、工数の少ない安価なモー
ター装置を提供するもので、特に、ローターの磁
極数と同数のトルク発生部を有するようにジグザ
グ状に成形された第１、第２なるコイルを、互い
に所定のピツチだけずらせて配置し、それらのコ
イルの重複するコイルエンド部の少くとも一方に
段差を設けて、それらのコイルのトルク発生部が
同一平面に並ぶようにしたことを骨子とするもの
である。

以下、本発明を第６図乃至第８図に示す実施例
にもとづいて説明する。

ローター５は円環状（リング状）に成形された
永久磁石５ａと、その永久磁石５ａを下面に保持
する円板状鉄板５ｂを含めて成り、これは、シヤ
フト６を回転軸として、アルミニウムダイキヤス
ト製等のステーターフレーム７の軸受部７ａに回
転自在に支承されている。上記永久磁石５ａは駆
動用着磁部分Ａと、周波数発電用着磁部分Ｂを有
しており、駆動用着磁部分Ａは12極に着磁されて
いる。また、その外側に位置する周波数発電用着
磁部分Ｂは90極に着磁されている。さらに上記永
久磁石５ａの内周縁部、すなわち後述するホール
素子８と対向する部分には段差部Ｃが形成されて
いる。９は前記永久磁石５ａの下面と所定の空隙
を保つて対向するごとくステーターフレーム７に
固定された円環状の磁性体板（鉄板など）であ
り、これはローター５との間で所要の磁気回路を
形成すべく設けられたものである。１０は前記ロ
ーター５と磁性体板９の間の空隙内に、永久磁石
５ａと近接して対向するようにステーターフレー
ム７のフランジ部７_bに固定された円板状のコイ
ル保持基板であり、これは非磁性で、非導電性の
材質、例えばフエノール樹脂等が用いられる。上
記コイル保持基板１０の下面、即ち磁性体板９と
対向する側の面には、駆動コイルを構成するとこ
ろの第１コイル１１および第２コイル１２が適当
な手段、例えば接着剤による接着で固定されてい
る。なお、それらのコイルはステーターフレーム
７とコイル保持基板１０によつて外部に対し密封
された状態となつている。

第７図はコイル保持基板１０を省略した上記第
１コイル１１および第２コイル１２の形状例を示
す平面図である。第１コイル１１および第２コイ
ル１２は、共に同一厚みで、それぞれ永久磁石５
ａの駆動用着磁部分Ａの磁極数と同様、即ち12本
のトルク発生部ｌを有するように、ローター５の
回転軸心線を中心とする円上でジグザグ状に成形
されている。そして、第１コイル１１および第２
コイル１２は第７図に明示するように互いに所定
のピツチだけ、ずらされている。それらの各コイ
ルの各トルク発生部ｌは内側コイルエンド部ｅお
よび外側コイルエンド部ｄによつて順次連結され
た形状となつている。

さらに、前記第１コイル１１は、その全域にわ
たつて平担であるが、第２コイル１２は、内側コ
イルエンド部ｅおよび外側コイルエンド部ｄを、
コイル保持基板１０と反対の方向、即ち下方に向
かつて少くともコイル厚みより大きい段差をもつ
て折曲されている。このことによつて、第１コイ
ル１１および第２コイル１２は、トルク発生部ｌ
が互いに接触することなくコイル保持基板１０の
下面に固定され、結果的に第１コイル１１および
第２コイル１２のトルク発生部ｌは同一平面上に
並ぶ。従つて、磁気空隙内におけるコイルの厚み
は、１個のコイル厚みに著しくなつており、従つ
て小さな磁気空隙が構成可能となつている。一
方、コイル保持基板１０の上面、即ちローター５
と対向する側の面には、第８図に示すように、例
えばプリント配線技術等によつて周波数発電コイ
ル１３およびホール素子用リード線群１４および
駆動コイル用リード線群１５が形成されている。
ローター５の回転位置を検出するための素子であ
るホール素子８の端子部は半田付によつてホール
素子用リード線群１４に接続されている。ここで
周波数発電コイル１３を第８図に示すごとく矩形
波状とし、これをローター５の周波数発電用着磁
部分Ｂと対向する位置に形成しておくことによ
り、その周波数発電コイル１３から得られる信号
を利用して速度制御を行なわすことができる。通
常、このような構成の速度制御方式は周波数発電
方式といわれ、本実施例ではローター５が回転す
ることによつて周波数発電用着磁部分Ｂからの交
番磁界が周波数発電コイル１３に鎖交し、ロータ
ー５の回転速度に応じた周波数（またはパルス
数）をもつ信号として発電されるようになつてい
る。ここで発電される信号のレベルは大きい方
が、より高精度の速度制御を行なわすことが可能
であり、その為にはローター５とコイル保持基板
１０は可能な限り近接していることが望ましい。
本発明では、すでに述べたように、永久磁石５ａ
のホール素子８と対向する部分に段差部Ｃを設け
ている。このことによつて、ローター５はコイル
保持基板１０に近接して回転することが可能とな
つている。なお、周波数発電コイル１３は、永久
磁石５ａの駆動用着磁部分Ａの磁束によつて発電
されることでノイズ信号を発生しないように、駆
動用着磁部分Ａと対向しない箇所に形成されてい
ることはいうまでもない。

前述した第１コイル１１および第２コイル１２
の端子（合計４本）は、それぞれコイル保持基板
１０に設けられた４個の穴１６を通つて上面に形
成された駆動コイル用リード線群１５に半田付さ
れている。

以上の説明から明らかなように、本発明は次の
ような数々のすぐれた特長を有する。

第１に、駆動コイルとしてローターの磁極数と
同数のトルク発生部分を有するように、ジグザグ
状に成形した第１、第２なるコイルを互いに所定
のピツチだけずらして配置し、それらのコイルの
重複するコイルエンド部分に段差を設けて、それ
らのコイルトルク発生部分が同一平面的もしく
は、ほぼ同一平面に並ぶように構成しているの
で、トルク効率が良く、しかも部品としてのコイ
ル数が少く、また端子数も少ないので、組立や端
子処理等の工数が少なく、安価に製造できる。

第２に、前述したコイルを、ホール素子のごと
き位置検出素子および周波数発電コイルを有する
コイル保持基板に固着することにより、全ての配
線、端子処理を１枚の基板（コイル保持基板）上
で完了させることができ、部品点数、工数ともに
少く、かつ簡素な安価なモーターが得られる。

また、第３に、コイル保持基板をプリント基板
とすることにより、さらに配線、端子処理が容易
となる。

第４に、位置検出素子（ホール素子）と対向す
る永久磁石部分に段差を設けているので、周波数
発電用着磁部分を周波数発電コイルに近接させる
ことができ、これにより、大きい周波数発電電圧
が得られるので、精度の良い速度制御を行なわす
ことが可能となる。

第５に、駆動コイルがステーターフレームやコ
イル保持基板によつて外部に対し密封することに
より、外部からの異物混入等によるコイルの断
線、耐電圧不良等を生じるおそれがないため、安
全性、信頼性の高いモーター装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のモーター装置の要部断面図、第
２図は従来のコイル配列構成を示す要部平面図、
第３図は従来のコイル１個の平面図、第４図は従
来の他のコイル配列構成を示す要部平面図、第５
図は同コイルの断面図、第６図は本発明の一実施
例の要部断面図、第７図は同実施例におけるコイ
ル形状を示す平面図、第８図は同実施例における
コイル保持基板部の平面図である。 ５……ローター、５ａ……永久磁石、７……ス
テーターフレーム、８……ホール素子、９……磁
性体板、１０……コイル保持基板、１１……第１
コイル、１２……第２コイル、１３……周波数発
電コイル、Ａ……駆動用着磁部分、８……周波数
発電用着磁部分、Ｃ……段差部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 永久磁石を含めて成るローターとステーター
   を軸方向に所定の空隙を保つて対向させ、ステー
   ター側に前記ローターの回転位置を検出するため
   の位置検出素子と前記ローターの回転速度に応じ
   た周波数の信号を得る周波数発電コイルおよび駆
   動コイルを装備させて成り、かつ前記駆動コイル
   は、前記ローターの永久磁石の磁極数と同数のト
   ルク発生部を有するように、回転軸心をとりまく
   ようにジグザグ状に成形された第１コイルと、前
   記第１コイルと同様に回転軸心をとりまくように
   ジグザグ状に成形され、かつ前記第１コイルに対
   して所定のピツチだけずらされて配置された第２
   コイルを含めて成り、前記第１および第２コイル
   のトルク発生に関与しない外側および内側の重複
   するコイルエンド部分の少くとも一方に段差を設
   けて、前記第１および第２コイルのトルク発生部
   が同一平面的もしくは、ほぼ同一平面的に並ぶよ
   うに構成したことを特徴とするモーター装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載において、第１
   および第２コイルは、一方の平面部に位置検出素
   子および周波数発電コイルを有するコイル保持基
   板の他方の平面部に装備されていることを特徴と
   するモーター装置。 ３ 特許請求の範囲第２項の記載において、コイ
   ル保持基板をプリント基板とし、そのプリント基
   板のローターと対向する側の面に位置検出素子お
   よび周波数発電コイルを設け、反対側の面に第１
   および第２コイルを固着したことを特徴とするモ
   ーター装置。 ４ 特許請求の範囲第１項の記載において、位置
   検出素子としてホール素子を使用し、かつロータ
   ーの前記ホール素子と対向する部分に段差を設け
   たことを特徴とするモーター装置。 ５ 特許請求の範囲第２項の記載において、第１
   および第２コイルをコイル保持基板とステーター
   フレームによつて密封するように構成したことを
   特徴とするモーター装置。