JPS6154860A - 無整流子電動機 - 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） 本発明は駆動回路を内蔵した小型の無整流子電動機の改
良に関し、例えば、軍載小型送凪装置用の直流無整流子
電動機の構成に関する。

（従来技術） 単相無整流子電動機の場合、回転子の静止位置により自
動的に起動する場合としない場合があり、確実に起動さ
せるために、例えば実開昭５５−４９９１号に示された
方法が知られている。それは、回転子の静止位置が常に
回転開始可能な範囲にくるようにするために、静止部に
位置決め用磁石を置き、ロータ磁石と反発（或いは吸引
）させ回転子を位置決めしている。

そして、回転子を正確に位置決めするために、位置決め
用磁石を太き（する必要が生じるが、この磁石を大きく
すると、回転子の回転中に前記磁石の磁束は回転子の回
転を妨げる作用をなし、好ましくなかった。

（本発明が解決しようとする問題点） そこで、本発明は位置決め用磁石を大きくすることなく
、回転子が正規の位置に正しく静止し、もって起動の信
頼性が向上する無整流子電動機にすることを目的とする
。

（上記問題点を）Ｗ決するための手段）このために、本
発明は回転子とヨークとの間のディテントトルクを静止
トルクとして活用するために、ヨークの一部を変形し、
この変形部分において生じるロータ磁石との間のディテ
ントトルクがロータ磁石を正規の位置に静止させるよう
に（りＪくようにしたものである。

（実施例） 第１図（Ａ）ないし第１図（Ｃ）は、一実施例に係る小
型電動機を用いた送風装置を示しており、第１図（Ａ）
の中に破線で示した矢印は風の流れの向きを示している
。

１はアッパハウジングであり、空気吸引口を有する樹脂
性のものである。２は歯付きワッシャで、アッパハウジ
ング１とハウジング３とを連結する。

３は樹脂性のハウジングであり、空気吐出口窓３ａを有
し、アッパハウジング１と電動機本体Ｍとの間に設けら
れている。

４ａはボルト、４ｂはワッシャ、４Ｃはナツト、６は外
部配線となるリードワイヤである。また、７は合成樹脂
から成るプレートである。樹脂モールドされたホールＩ
Ｃ１９を含む駆動回路部分がモールド部となる樹脂７Ｃ
内に収納された回路収納ケース７ａはプレート７と一体
となっており、回路収納ケース７ａからターミナル片７
ｂが出ている。８はゴム製のグロメット、９はオイルレ
スメタルであり、軸１３の軸受けを構成している。

１０は軸漏れを防ぐフェルトである。

１１は駆動コイル、１２は金属性のヨークでプレート７
の背面７ｅに略全面的に敷設され磁気回路および磁気シ
ールドの役目をなしている。また、該ヨーク１２の側面
に凹部または孔となる切欠き１２Ｃを設けてあり、これ
により後述するごとくロータ本体１４の起動性を良くす
る役目をなしている。また、ヨーク１２は軸受９を保持
するモータハウジングを兼ねている。

次に回転子５を説明する。１３は軸、１４はロータ本体
であり、ロークマグネソト１４ｂ　（永久磁石）を内蔵
しており、ファン１４ａを一体に有する樹脂性のもので
ある。そして、ロータ本体ボス部１４Ｃには軸１３が圧
入されている。

１５は歯付きワッシャでフェルト１ｏの固定およびゴミ
よけに使用されている。

第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）に示したヨーク１２の上に
、第１図（Ａ）に図示されたグロメット８と、外部配線
とあるリードワイヤ６と、合成樹脂のプレート７と、該
プレート７と一体化された回路収納ケース７ａと、ター
ミナル片７ｂ、モールド部７ｄを実装して示すヨーク１
２の一部平面図である。この第２図（Ｂ）から明らかな
ように切欠き１２Ｃは無整流子電動機に電力を供給する
外部配線が導入され接続される配線接続スペースとなっ
ている。

本発明はヨーク１２に孔または凹部となる例えば切欠き
１２Ｃを設ける点に要旨がある。その作用を以下、説明
する。

ヨーク１２の平面を示す第２図（Ａ）において、仮想的
に示された駆動コイル１１に電流を流す前、仮想的に示
されたロータ本体１４は２個のロータ磁石１４ｂと位置
決め磁石３１との相互反発力、およびロータ磁石１４ｂ
の一方（図中下側）とヨーク１２の切欠き１２Ｃの端部
１２ａとの吸引力（ディテントトルク）によって位置決
めがなされている。

そこで、コイル１１に電流を流すとコイル１１と一方（
図中上方）の磁石１４ｂとの間に吸引力が働きロータ本
体１４にトルクが生じロータ本体１４は矢印Ｒ方向に回
転を始める。その際、ロータ本体１４が微少回転すると
ロータ磁石１４ｂ（図中下側）とヨーク１２の切欠き１
２Ｃの端部１２ｂとの吸引力が増大してロータ本体１４
の起動時の加速力を増加する方向に作用するため、ヨー
ク１２に切欠き１２ｃを設けることにより起動時の加速
力を大きくすることができ、起動性が良くなる。

次に、ロータ本体１４が定速回転時、コイル１１への通
電を遮断すると、ロータ本体１４は減速して２個のロー
タ磁石１４ｂと位置決め磁石３１との相互反発力により
ロータ本体１４の停止位置は決まるが、ロータ磁石１４
ｂとヨーク１２の切欠き１２ｃの端部１２ａとの吸引力
により、−ｆｆ１位置決め性能が良くなる。

この一実施例に使用した駆動回路を第３図に示す。

第３図を参照すると、２４は駆動回路を電源３０に接続
するためのスイッチである。２０はＰＮＰ形スイスイツ
チングトランジスタり、駆動コイル１１と直列接続され
ている。１９は半導体磁電変換装置の一例として使用さ
れたホールＩＣを示し、その出力＋７ＩＡＩ子Ｐは限流
用抵抗器３１を経てトランジスタ２０のベースに接続さ
れており、位置は第２図（Ａ）のとおりである。

ホールＩＣ１９と並列接続されたコンデンサ２６はサー
ジ電圧吸引用のコンデンサであり、ツェナーダイオード
２５は１６ボルトのツェナー電圧を持つ過電圧保護素子
であり、ツェナーダイオード２５およびコンデンサ２６
は共にホールＩＣｌ９をサージ電圧から保護する役目を
する。

トランジスタ２０のヘース・エミッタ間に接続さたコン
デンサ２７は駆動コイル１１に印加されるトランジスタ
２０の出力電圧波形の急激な変化を抑制するためのもの
であり、同出力電圧波形を鈍化させてモータの回転音を
小さくするためのものである。ツェナーダイオード２９
は逆電圧からトランジスタ２０を保護するためのもので
ある。

なお、ホールＩＣ１９はホール効果を利用したモノリシ
ック構造のもので、上記一実施例では松下電子工業（４
１の製品であるＤＮ６８３９ホールＩＣ（スイッチタイ
プ）を使用した。

同ホールＩＣ１９はその出力段に設けられたオープン・
コレクタ接続のトランジスタを内蔵しており、第２図（
Ａ）に示したロータ本体１４のロータマグネット１４ｂ
がポールＩＣ１９の上に接近すると、前記オーブン・コ
レクタ接読の出力端子Ｐの電位をほぼ零ポルトに低下さ
せ「０」信号を生じるので、トランジスタ２０は富に飽
和導通状態スイッチされ、導通するたびに飽和出力電流
を駆動コイル１１に流す。

第１図（Ｂ）および（Ｃ）はロータ部分の構成を示し、
１４はファン１４ａを含むロータ本体１４を示し、１４
Ｃはロータ本体１４の中の直方体状のボス部を示し、１
３は回転子５の回転軸を示している。

なお、ロータマグネット１４ｂを成す２つの永久磁石は
ロータ本体１４のボス部１４Ｃに設けた穴の中に挿入さ
れ接着されている。

次に上記の構成を有する装置の作動を説明する。

最初、スイッチ２４が開路している回転子静止時は、回
転子５がそのロータマグネット１４ｂがホールＩＣ１９
に接近しホールＩＣ１９の出力段トランジスタを導通さ
せてその出力を低レベル、つまり「０」信号にする位置
に必ず静止するように規制されている。その規制の方法
としては、前述のごとくヨーク１２の切欠き１２Ｃの端
部１２ａと磁石１４ｂとの間の吸引力（ディテントトル
ク）および位置決め用磁石３１と磁石１４ｂとの間の反
発力が利用されている。

この回転子静止時の状況をさらに説明すると以下のごと
くである。すなわち駆動コイル１１への通電がやむとロ
ータ１４の回転は止まろうとする。

この時、ロータマグネッｌ−１４ｂは、第２図（Ａ）に
示したロータ初期位置決め用永久磁石（Ｓ極）３１と対
向する側が、双方とも５ｆｆｉであるため（第１図（Ｂ
）参照）、２つの永久磁石１４ｂとロータ位置決め用磁
石３１とは互いに反発し合い、ロータ本体１４の回転が
止まる時はそのボス部１４ｃは第２図（Ａ）の中に破線
で仮想的に示した位置に常に落ち着こうとする。

しかも、ロータ磁石１４ｂとヨーク１２の切欠き１２Ｇ
の端部１，２ａとの間に吸引力（ディテントトルク）が
作用するので、ますます前記破線位置にロータ本体１４
は落ち着こうとする。

なお、ディテントトルクとは駆動コイル１１消勢時に回
転子（５）と固定子側のヨーク１２との間に作用する磁
力のことであり、ヨーク１２の形状が第２図（Ａ）の仮
ｔＲＪｆＡ　Ｌ　Ｉのごとく完全な円であるならば、前
述のようなディテントトルクは現われないが、切欠き１
２ｃを設けることにより磁石１４ｂから出た磁束は切欠
１２Ｃの存在により歪み、磁石１２ｃと第２図（Ａ）の
仮想線Ｌ２で示す領域の端部１２ａとの間に吸引力が発
生する。この吸引力の存在は実験により確認されている
。

次に第３図のスイッチ２４を閉路すると、ホールＩＣ１
９の出力電圧は低レベル（はぼ零ボルト）つまり「０」
信号になっているため、トランジスタ２０は飽和導通状
態となり最初から最大の飽和電流を駆動コイル１１に供
給する。

従ってロークマグネソト１４ｂと駆動コイル１１との間
に最大の吸引力が働き、ロータ本体１４は第２図（Ａ）
の矢印Ｒ方向に回転を始める。そうすると、やがて、ホ
ールＩＣ１９内の出力段オープンコレククトランジスタ
がオフとなり、Ｉ”ｌＪ倍信号出ることになり駆動コイ
ル１１への通電は終わるがロータ本体１４は慣性力によ
り回転を続ける。

ロータ本体１４は第１図（Ｂ）に示したような構成を有
するので、ロータ本体１４が１８０度回転しロータ本体
１４のボス部１４ｃが再び通電角度範囲の中に入るとト
ランジスタ２０が導通し、その飽和電流が駆動コイル１
１へ供給される。このようにしてロークマグネソト１４
ｂには常に最大の吸引力が加えられロータ本体１４の回
転を続けることになる。

以上のような動作原理を持つ第２図（Ａ）の回路の一部
をＩＣ化したものが第１図＜Ａ）のプレート７上のケー
ス７ａ内に樹脂モールドされている。

第４図は第２図の実施例を示している。この第２の実施
例の構成においては、ヨーク１２の底面に第２図の紙面
に対し凹部となる打ち出し１２ｃを設けておき、その両
側に端部１２ａ、１２ｂを形成している。

第４図において、コイル１１に電流を流す前、ロータ１
４は２個のロータ磁石１４ｂと位置決め用磁石３１との
相互反発力およびロータ磁石１４ｂとヨーク１２の打ち
出し部１２ｃの端部１２ａとの間の吸引力によって位置
決めがなされている。

そこで、コイル１１に電流を流すとコイル１１とロータ
磁石１４ｂとの間に吸引力が働き、ロータ本体１４にト
ルクが生じロータ本体１４は矢印Ｒ方向に回転を始める
。その際、ロータ本体１４ｂが微少回転すると、ロータ
磁石１４ｂとヨーク１２の打ち出し１２ｃの端部１２ｂ
との吸引力が増大しロータ本体１４の起動時の加速力を
増加する方向に作用する。よって、起動性か良くなる。

次にロータ本体１４が定速回転時、駆動コイル１１へ通
電を遮断すると、ロータ本体１４は減速し２ｔｌｌＪの
ロータ磁石１．４　ｂと位置決め磁石３１との相互反発
力によりロータ本体１４の停止位置はほぼ決まるが、ロ
ータ磁石１４ｂとヨーク１２の打ち出し１２ｃの端部１
２ａとの吸引力により、一層位置決め性能が良くなる。

なお、上記実施例においては、起動時においてロータ磁
石とコイルとの間の吸引力を利用して起動するものを述
べたが、反発力を利用するタイプの電動機であってもよ
い。また、位置決め用磁石は吸引力によって回転子を位
置決めするタイプの電動機であってもよい。

（本発明の効果） 回転子に磁束を作用させて制動をかける原理は良く知ら
れている。本発明における位置決め用磁石の磁束はこれ
と同じ作用をなすのであまり大きくすることができない
。この点本発明においては凹部または孔の端部とロータ
との間に１＠Ｊくディテントトルクをロータの正規位置
付近への静止トルクとして活用しているので、前記位置
決め用磁石を大きくすることな（確実な静止位置での停
止作用が得られる。これにより、次に起動するときには
、コイルの磁力がロータに効率良く作用し確実に起動す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明電動機を使用したファン装置の一
実施例を示す縦断面図、第１図（Ｂ）は前記装置の回転
子部のＩＢ−ＩＢ断面図、第１図（Ｃ）は前記回転子部
の矢印ＩＣ方向から見た平面図、第２図（Ａ）は第１図
（Ａ）の矢印■方向から見た前記装置のヨークの平面図
、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）の平面部分に一部の部品
を実装した状態を示す一部平面図、第３図は前記装置の
駆動回路図、第４図は本発明の第２実施例を示すヨーク
の平面図である。 ５・・・回転子、１３・・・回転軸、１４・・・ローフ
本体、１４ｂ、、１４ｃ・・・ロータ磁石、１１・・・
コイル、１９・・・位置検出素子、３１・・・位置決め
用磁石、１２・・・ヨーク、１２ｃ・・・凹部または孔
、１２ａ・・・凹部または孔の端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転軸（１３）と一体に回転するロータ本体（１４
   ）に、２個のロータ磁石（１４ｂ）を前記回転軸（１３
   ）を中心として１８０度離して設けて回転子（５）を構
   成し、 該回転子に対して固定子側には、通電されることにより
   、前記ロータ磁石との間に磁力を生じる駆動コイル（１
   １）と、該駆動コイル（１１）への通電を制御するため
   に前記回転子の位置を検出する位置検出素子（１９）と
   、 前記回転子の静止位置を規制する位置決め用磁石（３１
   ）と、 前記駆動コイル（１１）と前記位置決め用磁石（３１）
   と前記位置検出素子（１９）とを支持しかつ収納し、前
   記回転子に対面する強磁性体材よりなるヨーク（１２）
   とを備え、 前記回転子のロータ磁石がその回転中の多くの領域にお
   いて、前記ヨークの表面との間に所定の寸法隙間を保っ
   て回転するようにした無整流子電動機おいて、 前記ヨークの表面の一部に該表面と前記ロータ磁石との
   間の間隙が大きくなる凹部または孔を設け、 該凹部または孔の端部の一方（１２ａ）と前記ロータ磁
   石との間のディテントトルクを前記ロータ磁石の静止ト
   ルクに活用すべく前記ロータ磁石が前記位置決め用磁石
   との間の作用により正規位置に静止したときに前記ロー
   タ磁石の一方と前記凹部または孔の前記端部（１２ａ）
   とが接近するように前記凹部または孔の位置が定められ
   ていることを特徴とする無整流子電動機。 ２、前記凹部または孔は、前記無整流子電動機に電力を
   供給する外部配線（６）が導入され接続される配線接続
   スペースになっていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の無整流子電動機。