JPS62100157A

JPS62100157A - 直流モ−タ

Info

Publication number: JPS62100157A
Application number: JP23766285A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Kawaguchi; 川口　智久; Kazuo Mukai; 向　和夫
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1985-10-25
Filing date: 1985-10-25
Publication date: 1987-05-09
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JP2575353B2

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、直流モータに関するものであり、特に、扁平
構造のブラシレス直流モータに関するものである。

［従来の技術］最近の電子機器の小形化に伴い、この種の小形モータは
種々の用途があり、テープレコーダやビデオカメラの回
転系で用いられている。

さらに、かかる小形の特長を活かして、フロッピーディ
スクドライブユニットなどの小形電子機器の冷却用ファ
ンモータとしても用いられている。

ブラシレス直流モータを用いた従来のファンモータの構
造としては、たとえば、特開昭５７−１３２７５３号や
特開昭５９−１４５３９８号、特開昭６０−９８１８１
１号に開示のものがある。これらファンモータは、いず
れも、電機子巻線をヨークと一体の各電機子の磁極に巻
装しており、従って、モータの軸方向の長さを短くする
のには限界がある。

そこで、電機子コイルを扁平な基板上にエツチングやメ
ッキを用いて片面または両面に印刷形成し、さらに、円
周方向に区画されて、Ｎ、Ｓ極に着磁された円板形状の
永久磁石による回転子に取りつけた回転軸に、回転子の
磁力により吸引されて上述の扁平回転子を介して、所定
の空隙をもって対向して固着された強磁性体の円板によ
りヨークを形成した。いわゆるロータリーヨーク型式の
扁平型ブラシレス直流モータが考えられる。

特に、ファンモータは、負荷が軽く、単に回転させるの
みでよく、起動トルクを余り必要としないのみならず、
回転むらなどの精度も必要としないので、１枚の電機子
コイルのみによるモータの駆動でも有効である。

しかし、このような場合には、モータがデッドポイント
で停止してしまうと、再起動ができず、そのための対策
を施すことが必要である。一般に、デッドポイントにお
いてモータを停止させないようにするために１通常のモ
ータ軸方向に電機子巻線を配置したモータでは、その固
定ヨークに磁石や強磁性体の小片を埋設したり、凸部を
設けている。

ところが、小形の小トルクモータにおいては、損失の点
から上述したような固定ヨークを用いた構造はとりにく
い、これに対し、上述したようなロータリヨークをもつ
扁平型構造のモータにおいては、損失は低くできるもの
の、通常のデッドポイント対策は施しにくい。

その理由を述べる。ロータリヨークと回転子としての磁
石とは一体となって回転するので、固定ヨークの場合と
異なり、回転子とロータリーヨークとの間の相対的位置
関係は常に一定であり、従って、磁気回路はロータリヨ
ークと回転子との間でほぼ完全に閉回路を形成している
ので、ロータリヨークに上述したようなデッドポイント
対策のための磁石や強磁性体の小片を埋設しても、その
小片により回転している一定の磁界分布を変化させるこ
とはできない。

［発明が解決しようとする問題点］そこで、本発明の目的は、上述した欠点を解決して、ロ
ータリヨーク構造の扁平型モータにデッドポイント対策
を施すようにしたブラシレス直流モータを提供すること
にある。

本発明の他の目的は、ファンモータとして好適なように
適切に構成配置した扁平型ブラシレス構造の直流モータ
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］このような目的を達成するために、本発明は回転子を構
成する略々円板形状の永久磁石であって、Ｎ極およびＳ
極を交互に円周状に配置した磁石と、磁石に固着された
回転軸と、磁石と所定間隔をもって対向して配置され、
回転軸に固着された磁性体による円板と、磁石のＮ極お
よびＳ極に対応して分割されたコイルパターンを電機子
コイルとして基板上に配置した扁平コイルであって、磁
石と円板との間に磁石と所定間隔をもって対向配置され
、かつ回転軸に対して遊嵌された扁平コイルと、円板も
しくは磁石の近傍に、磁石と円板との間に形成される磁
気回路に影響を与えることができるように配置された磁
性体により構成され、または磁場を発生する部材と、磁
石、円板、扁平コイルおよび強磁性体による部材を収容
し、扁平コイルおよび部材を固定し１回転軸を回転自在
に枢支するケースとを具えたことを特徴とするものであ
る。

［作用］本発明によれば、回転子を構成する磁石とロータリーヨ
ークとを回転軸に固着し、かつ両者間に扁平コイルを固
定的に介挿した薄型の直流モータにおいて、ロータリー
ヨークの近傍に強磁性体部材を固定して配置することに
より、この種直流モータに固有のデッドポイントの問題
を解消し、デッドポイントからずれた位置でモータを停
止させることができる。

本発明直流モータをファンモータとして用いるときには
、回転軸に対する磁石およびロータリーヨークの取りつ
け位置の精度を適切に定めて磁石およびロータリーヨー
クが軸方向に適当なガタをもつようにしておくと、ファ
ンモータの定常回転時には磁石がファンの方に吸引され
ることにより強磁性体部材と磁石との間隔が広がるので
、強磁性体部材を通る磁束が減り、したがって、トルク
の損失を減少させることができる。他方、停止するとき
には、磁石はファンにより吸引されなくなるので、強磁
性体部材と磁石との間隔が縮まる。

その結果１本発明によるデッドポイント対策を有効なら
しめる。

さらにまた１本発明によれば、磁石と共に回転子を構成
するロータープレートと一体にファンを取りつむするこ
とによって、一層の薄型構造を提供することができる。

加えて、モータ制御用の電気回路部分を設【すた回路基
板をモータに一体に組み込まないときには、さらに薄型
の構造とすることができる。

さらにまた、本発明では、回路基板をモータと一体に組
み込む場合に、扁平コイルから導電パターンを有する脚
部を延在させておき、その脚部を折り曲げて回路基板の
導電パターンと半田付けすることにより両者の電気接続
を容易に行うことができる。

［実施例］以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明直流モータをファンモータに適用した一例を第１
図および第２図に示す。

ここで、ｌは円周方向に等間隔で区画されたＮ極、Ｓ極
を計８極有するように平面着磁された円環形状の永久磁
石である。この永久磁石１の一方の主面をロータプレー
ト２に固着して回転子を構成する。永久磁石ｌの他方の
主面には、ワッシャ３およびスリーブ４を介して、電機
子コイルとして８分割コイルをエツチングやメッキ処理
によって基板の片面または両面に印刷して配置した扁平
コイル５．さらに磁性体円板によるロータリーヨーク６
をこの順序で配置し、これら各部分１〜５に回転軸７を
貫通させる。この回転軸７の一端は上蓋８の中心孔に固
着した軸受９に枢着し、同他端はワッシャ１０を介して
下蓋１１の中心孔に固着した軸受１２に枢着する。

以上により第２図に示すような積層構造のモータを構成
する。なお、磁石ｌと扁平コイル５との間および扁平コ
イル５とロータリーヨーク６との間には適当な空隙を設
ける。このロータリーヨーク６は永久磁石１の磁力によ
りこの磁石ｌに向けて吸着され、以て、回転軸７に固着
され、磁石１と一体に回転する。

扁平コイル５の周縁の一部分には切欠５Ａを設け、ここ
にホール素子１３を固着する。また、扁平コイル５の周
縁の他の一部分をさらに外方に延在させて脚部１４を形
成する。第１図に示すように。

この脚部１４を折り曲げて、後述する回路基板ｌＢ上の
導体パターンと扁平コイル５のコイルパターンとの電気
的接続を半田付けなどにより行う、ホール素子１３もま
た回路基板１８に半田付けにより取りつける。

下蓋１１の側面には、上述したホール素子１３および脚
部１４を回路基板１８にまで導くための切欠１５Ａおよ
び１５Ｂを、それぞれ、形成する。さらに下蓋１１には
、強磁性体部材、たとえばピン１７を収容し、そのビン
１７の先端を下蓋１１の内部に向けて突出させるための
貫通孔１８をあけておく。

ここで、貫通孔１６の位置、すなわち強磁性体ビン１７
の配置について述べる。この強磁性体ピン１７は、磁石
ｌがデッドポイントで停止しないようにするためのもの
であり、第３図に示すように、扁平コイル５のうち、破
線で示す８分割コイルパターンに対して１分割コイル間
の位置、すなわち、機械角では４５°毎に、換言すると
、電気角では１８０°Ｘｎ（ｎ＝ｏ、±１．±２．・・
・）の位置に強磁性体ピン１７を配置する。ここで、ビ
ン１７の位置は、円周方向に電気角にして±９０°未満
のずれで配置でき、可及的第３図示のように１８０６ｎ
の位置とすることが、デッドポイントを避けるためには
望ましい。

なお、強磁性体ピン１７の個数は、最小限１個でもよい
が、デッドポイントを確実に避けて停止する・ためには
、その本数が多い方がよく、８分割コイルに対しては最
大で８木のビン１７を配置できる。しかし、ビン１７を
配設すると、永久磁石ｌとロータリーヨーク６との間の
閉じた磁気回路が乱されてビン１７に磁束が通るように
なり、その磁気抵抗のためにモータトルクの損失が生じ
るので。

ビン１７の本数を多くすることのみを考慮する訳にもい
かない。

そこで、第１図示の実施例では、デッドポイントを十分
に避けることができ、かつ損失の少ないビン本数として
２を選び、すなわち２木のビン１７を電気角で７２００
開角して円周方向に配置した。

再び第１図および第２図において、　１８はモータ駆動
および制御用の回路を有する回路基板、１８はこの回路
基板を下蓋１１の下面に配置して収容する回路用ケース
である。２０は回路基板１８から外部に引き出したリー
ド線であり、その引き出しのためにケース１９には切欠
２１を形成しておく。

２２は中空円筒２３と共にファンモータ用ダクト２４を
構成するケースである。この内部円筒２３の中空内部空
間には上述した部分１〜１９から構成されたモータを収
容する。このモータの回転軸７の先端にはファン２５を
固着する。このファン２５はケースの上部開口内に収容
され、ダクト２４を覆うように翼部２Ｂが放射状に形成
されている。

以上の構成において、磁気回路は磁石１とロータリヨー
ク６との間でほぼ完全に閉回路を形成しているので、も
れ磁束は少ない、そこで、デッドポイント対策を有効な
らしめるためには１強磁性体ビン１７を、なるべくかか
る磁気回路の近傍ないしは磁気回路内に配設するのが望
ましい。

そこで、デッドポイント対策を一層有効にするために、
ロータリーヨーク６の径を扁平コイル５の径より小さく
することが考えられる。その場合に、ロータリーヨーク
６の径を極端に小さくすると、コイル５の有効部分に作
用する磁束が少くなるので、トルク発生の効率が低下し
てしまう。

従って、第２図または第３図に示すように、ロータリー
ヨーク６の径はコイル５の径よりも多少小さくするが余
り小さくしすぎないようにすると共に、ビン１７をロー
タリーヨーク６の径と扁平コイルの径との間の径をもつ
円周上に配置することを考慮して、かかるビン１７をな
るべく小さく、かつ細いものとするのが好適である。ビ
ン１７の横断面積が小さいときには、このビン１７を流
れるうず電流を少なくするのにも寄与する。

本発明において、強磁性体ピン１７に代えて強磁性体小
片を用いることもできること勿論であり、たとえば、か
かる小片を下蓋１１の内周面上において、ロータリーヨ
ーク８の外周面と対向して、第３図の如き電気角位置に
配置し、接着剤などでかかる内周面上に接着してもよい
。

あるいはまた、第４図（Ａ）〜（Ｄ）に示すように強磁
性体部材１７を形成配置してもよい。

第４図（Ａ）の例においては、上蓋８の内周面上におい
て、磁石１の外周面と対向するようにして、強磁性体部
材１７としての小片を上蓋８の内周面上に固着する。

第４図（Ｂ）の例においては、強磁性体部材１７として
の小片を回転子１と扁平コイル５との間に第３図示の位
置関係で配置する。

第４図（Ｇ）の例においては１強磁性体部材１７として
の小片を扁平コイル５とロータリーヨーク６との間に第
３図示の位置関係で配置する。

第４図（Ｄ）の例においては、扁平コイル５の周縁部に
、第３図示の位置関係で切欠を設け、その切欠に強磁性
体部材１７としての小片を嵌着する。

なお、これらの各種配置例のうち、強磁性体部材１７が
磁石円板ｌの直径内の円領域に入っている場合、すなわ
ち、第２図または第４図ＣＢ）〜（Ｄ）の例が、デッド
ポイント対策上からは特に好ましい。

あるいはまた、第４図（Ｂ）または（Ｃ）に示すように
、強磁性体部材１７をピンの形態となし、そのピンをソ
レノイドコイル３１あるいはそれと同等の吸引作用を示
す簡易なコイル巻線によって付勢可能となし、停止時に
はこのビン１７が図示の位置にあり、起動された後は、
かかるソレノイドコイル３１によりピン１７を吸引して
コイル５とロータリーヨーク８との空隙から退出させる
ようにし、ざらにモータ停止指令に応動してビン１７を
再び上述の空隙内に突入させるようにしてよい、この場
合には、モータ回転中はビン１７が磁石ｌとロータリー
ヨーク８との間の磁気回路内に入っていないのでトルク
発生の効率がよい。

第１図、第２図に示したファンモータの例のように、強
磁性体部材１７が回転軸７の軸方向に沿って配置されて
いる場合においては、回転軸７に対する磁石１およびロ
ータリーヨークＧの取りつけ位置の精度を適切に定めて
、磁石１およびロータリーヨーク６が、軸方向に、たと
えば、０．１〜０．２１程度のガタをもつようにしてお
くと、停止あるいは起動時には第５図（Ａ）に示すよう
にロータリーヨーク６と強磁性体部材１７とが距＃ｄだ
けずれているのに対して、モータが起動されて定常状態
で回転している間は、ファン２５によって回転軸７が上
述のガタの量だけわずかばかりＬ方に移動し、したがっ
て、第５図（Ｂ）に示すように。

ｄ−０となる位置まで移動する。

したがって、上述したようにガタを設けることによって
、モータ停止時にファンの吸引力が低下することによっ
て、第５図（Ａ）に示すように、磁石１とロータリーヨ
ーク６との磁気回路内に強磁性体部材１７が大きく入い
りこむようになしてデッドポイントでモータが停止しな
いようにする。

他方、モータが定常回転中は、ファン２５の吸引力によ
って回転軸７が第５図（Ｂ）に矢印で示すように移動し
て、強磁性体部材１７が磁石ｌに対して遠去かるように
なり、すなわち上述の磁気回路から離隔するようになり
、従って、モータ回転中はかかる磁気回路は強磁性体部
材１７の影響を受けにくくなり、モータトルクの損失は
少なくなる。

このように、強磁性体部材１７を適切に配置して、ファ
ンモータのように、回転軸７の回転に応じてこの軸７が
軸方向に移動するときに、かかる強磁性体部材１７と磁
石ｌとの間が離隔するように構成する実施例においては
、モータの定常運転中に、このモータが強磁性体部材の
影響を受けにくくなり、したがって、トルクの損失も少
なくなる。

第６図は本発明の他の実施例を示し、ここで、第１図、
第２図と同様の個所には同一符号を付すことにする。

本例においては、モータの軸方向の長さを一層薄くする
ために、第１図、第２図の例とは異なり、ファン２５を
ロータブレート２に一体に取りつけ、しかもその翼部２
６をモータ側にまでまわりこませる。そして、軸受９と
３２を回転軸７によって枢支する。なお、この例では回
転軸７は下ｉｌｌに固着されており、この固定軸７のま
わりを軸受９および３２を介してモータが回転し、した
がってファン２５が回転する。

本例では、薄型構造とするために回路基板１８とそのケ
ース１８は省略し、下Ｍｌｌを外匣として用いる。電気
回路部分はこのモータとは別個に外部に設け、両者間を
リード線３２で接続する。

図中、リード線３２はホール素子１３にのみ接続してい
るものとして代表的に示しているが、実際には、扁平コ
イルへの給電線をも含むものとする。

第１図、第２図の実施例においても、第６図の例と同様
に回路基板１８とそのケース１９をモータから切り離し
て別体に外部に設けることもでき、それにより薄型の構
造とすることができる。

その場合に、ロータリーヨークの径を磁石の径よりも多
少小さくなし、両者の径の間の位置に強磁性体部材を配
置することにより、この強磁性体部材を通る磁束の密度
を高め、以てデッドポイント対策を一層有効に行うこと
もできる。この場合には１強磁性体部材の横断面の面積
をなるべく小さくすることによって、この部材を流れる
渦電流を減少させることができ、したがって、トルクの
損失を低く抑えることもできる。

本発明直流モータをファンモータとして用いるときには
、回転軸に対する磁石およびロータリーヨークの取りつけ位置の精度を適切に定めて
磁石およびロータリーヨークが軸方向に適当なガタをも
つようにしておくと、ファンモータの定常回転時には磁
石がファンの方に吸引されることにより強磁性体部材と
磁石との間隔が広がる−ので１強磁性体部材を通る磁束
が減り、したがって、トルクの損失を減少させることが
できる。他方、停止するときには、磁石はファンにより
吸引されなくなるので１強磁性体部材と磁石との間隔が
縮まる。その結果、本発明によるデッドポイント対策を
有効ならしめる。

さらにまた、本発明によれば、磁石と共に回転子を構成
するロータープレートと一体にファンを取りつけること
によって、−暦の薄型構造を提供することができる。加
えて、モータ制御用の電気回路部分を設けた回路基板を
モータに一体に組み込まないときには、さらに薄型の構
造とすることができる。

［発明の効果］以上から明らかなように、本発明によれば２回転子を構
成する磁石とロータリーヨークとを回転軸に固着し、か
つ両者間に扁平コイルを固定的に介挿した薄型の直流モ
ータにおいて、ロータリーヨークの近傍に強磁性体部材
を固定して配置することにより、この種直流モータに固
有のデッドポイントの問題を解消し、デッドポイントか
らずれた位置でモータを停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明直流モータの一実施例を分解して示す斜
視図、第２図はそのＡ−Ａ’線線断断面図第３図は本発明の実施例における強磁性体ビンの８分割
コイルに対する位置関係を示す線図、第４図（Ａ）〜（
ＩＩ）は本発明における強磁性体部材の配置の４例を示
す断面図、第５図（Ａ）および（Ｂ）は本発明によるファンモータ
における強磁性体部材の動作説明図、第６図は本発明の
他の実施例を示す縦断面図である。１・・・磁石、２・・・ロータープレート３・・・ワッシャ、４・・・スリーブ、５・・・扁平コイル、６・・・ロータリーヨーク。７・・・回転軸、８・・・上蓋、９・・・軸受、ｌＯ・・・ワッシャ、１１・・・下蓋、１２・・・軸受。１３・・・ホール素子、１４・・・脚部。１５Ａ、１５Ｂ・・・切欠。１Ｂ・・・貫通孔。１７・・・強磁性体部材、１８・・・回路基板。１８・・・回路用ケース、２０・・・リード線。２１・・・切欠、２２・・・ケース。２３・・・内部円筒、２４・・・ダクト。２５・・・ファン・２６・・・翼部、３１・・・ソレノイドコイル。３２・・・軸受。６−飼：＝＝＝コ６−〇〇〇〇（Ｃ）６・−ζ：＝エコ護千６Ａ生４ト捷アオ第１乙ｌイ利を示す利（口笛４図（Ａ）

Claims

【特許請求の範囲】回転子を構成する略々円板形状の永久磁石であって、Ｎ
極およびＳ極を交互に円周状に配置した磁石と、該磁石に固着された回転軸と、前記磁石と所定間隔をもって対向して配置され、前記回
転軸に固着された磁性体による円板と、前記磁石のＮ極およびＳ極に対応して分割されたコイル
パターンを電機子コイルとして基板上に配置した扁平コ
イルであって、前記磁石と前記円板との間に前記磁石と
所定間隔をもって対向配置され、かつ前記回転軸に対し
て遊嵌された扁平コイルと、前記円板もしくは前記磁石の近傍に、前記磁石と前記円
板との間に形成される磁気回路に影響を与えることがで
きるように配置された磁性体により構成され、または磁
場を発生する部材と、前記磁石、前記円板、前記扁平コ
イルおよび前記強磁性体による部材を収容し、前記扁平
コイルおよび前記部材を固定し、前記回転軸を回転自在
に枢支するケースとを具えたことを特徴とする直流モー
タ。