JPS63121460A

JPS63121460A - 高効率ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JPS63121460A
Application number: JP26399286A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hatanaka; 武史畑中
Original assignee: HAITEKU KENKYUSHO KK
Current assignee: HAITEKU KENKYUSHO KK
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1988-05-25

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】〔技術分野〕この発明はブラシレスモータに関し、さらに詳しくは、
アキシャルエアーギャップ型の高効率ブラシレスモータ
に関する。

最近における各種機器の小形軽量化、高性能化の進展に
伴ない、アキシャルエアギャップ型のフラットモータが
提案されている。情報機器やＯＡ（オフィスオートメー
ション）機器においてステッピングモータとして利用さ
れている従来のフラットモータは、ステータヨーク上に
多数のＱｍＪコイルを平面上に配置してステータを構成
し、ディスクロータに多数のマグネットを平面上に配置
したロータをステータに対向させ、駆動コイルをマグネ
ットとステータヨークとでサンドインチした構造となっ
ている。ＦＡ（ファクトリオートメーション）機器にお
いてサーボモータとして利用されているフラットモータ
はプリントモータとして良く知られている。このプリン
トモータは、ステータの平面上に多数の永久磁石をＮ極
とＳ極とが交互になるように配置し、この永久磁石にア
マチュア巻線を備えたディスクロータを対向させ、コミ
ュテータとブラシを介してアマチュア巻線に駆動電流を
供給する構造となっている。これら２つの型式のフラッ
トモータに共通する欠点は磁気回路においてロータとス
テータヨーク間に磁気コイルまたはアマチュア巻線があ
るためにエアーギャップが必然的に大きくなって磁気抵
抗が大きいことである。さらに各コイルまたはアマチュ
ア巻線の対象磁場が分散されていて、これらコイル又は
巻線の対象磁場領域が大きくなり、同一磁極に対する磁
束密度が低いために電磁エネルギー変換効率が低い欠点
がある。そのためモータの効率が悪く、より一層の小形
軽量化・高性能化が困難である。この問題を解決すべく
、高級希土類磁石をロータマグネットに採用することが
提案されているが、モータの特殊な構造上、ロータとス
テータヨークとのエアーギャップそのものを小さくでき
ないために、モータの効率が改善されず、かえって製造
コストが高くなる要因となっている。しかも、各コイル
またはアマチュア巻線の対象磁場が分散されているため
に、モータ周辺への磁気漏れが大きく、とくに磁気記録
を行なうフロッピィディスクドライブ装置や高密度磁気
記録を必要とする精密測定機器において多大な悪影響を
与えていた。プリントモータにいたっては前述の欠点の
他に、ロータにアマチュア巻線を設けているためにロー
タの全体重量が大きくなって、ロータイナーシャが増加
し、その結果。

パワーレートが小さくなって、高速応答ができず、安定
性に欠けるという欠点がある。さらにプリントモータで
は１機械的な摺動、摩耗部があるために信頼性が低く、
定期的な保守点検の必要があるだけでなく、火花、ノイ
ズが発生するために使用環境条件に大きな制約があった
。機械的整流作用による高速領域における過負荷耐量に
も限界があった。これを解決するために、円周方向に２
つの円弧状コイルを間隔を置いて配置して各コイルの中
央部と側部に延びるヨーク上に磁極歯を形成してステー
タを構成し、軸方向に磁化された薄い円板状のマグネッ
トでできたロータのマグネット部分を軸方向においてエ
アギャップを介して磁極歯に対向させた構造のステッピ
ングモータが提案されている。このモータにおいて、ヨ
ークは円周方向に間隔を設けて配置された複数の薄板か
らなっているために、隣接するヨーク薄板間には磁気抵
抗の大きなエアギャップが多量に存在している。

したがって、コイルの発生磁束は部分的にのみヨークに
集中されるため、磁束密度が高くなり得ず、その分モー
タの効率が悪くなる。さらに、ヨークは磁路断面積の小
さな複数の薄板からなっているために個々のヨーク薄板
の磁気抵抗が大きり、シたがって総磁束が少なくなって
モータの出力トルクが低い、しかも、ロータには円板状
のマグネットが組み込まれているために、高速回転には
適さず、振動、衝撃、高温等の環境条件の場所では使用
できず、さらには、経年変化によりモータの特性が劣化
するという欠点があった。

〔発明の目的〕

そこでこの発明の目的は高効率で小形軽量化、高性能化
が可能で信頼性の高いブラシレスモータを提供すること
にある。

この発明の他の目的は高効率で超薄型化が可能なブラシ
レスモータを提供することにある。

この発明の他の目的は磁気漏れや電磁ノイズの少ないブ
ラシレスモータを提供することにある。

この発明の他の目的は構造が簡単で、組立が容易であり
、小容量機から大容量機まで実用可能な低コストのブラ
シレスモータを提供することにある。

この発明の他の目的はロータのイナーシャを小さくでき
、パワデンシティ（ｋｗ／ｋｇ）とパワーレート（ｋｗ
／ｓ）が著しく改善されたブラシレスモータを提供する
ことにある。

この発明の他の目的はエアギャップを小さくでき、起動
トルクが高くて、スルーイング特性に優れた。とくに、
ステッピングモータやサーボモータに適したブラシレス
モータを提供することにある。

この発明の他の目的は高速領域における過負荷耐量と振
動、Ｗｔ撃などの耐環境性に優れ、使用環境条件を選ば
ないブラシレスモータを提供することを目的とする。

この発明の他の目的は汎用の交流モータとしても利用可
能な低コストで長寿命であり、しかも高効率であるブラ
シレスモータを提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明のブラシレスモータはステータにおいて複数の異
なる曲率半径領域に複数相のトロイダル駆動コイルを配
置し、前記複数相のトロイダル駆動コイルの各々の内側
と外側にそれぞれ軸方向に延びる磁束集中用のトロイダ
ル・イナーヨークおよびトロイダル・アウターヨークを
配置し、前記イナーヨークとアウターヨークの前面に予
じめ定められた第１の位相関係で円弧状磁極を形成し、
前記イナーヨークとアウターヨークの円弧状磁極間の空
隙に磁気遮断リングを配置し、予じめ定められた第２の
位相関係で複数の円弧状磁極をロータディスクに形成し
、前記ロータディスクの各々の円弧状磁極を各相におい
て前記イナーヨークの円弧状磁極と前記アウターヨーク
の円弧状磁極に対してエアーギャップを介して対向させ
たことを特徴とする。

〔実施例〕

この発明によるブラシレスモータの好ましい第１実施例
を第１〜３図に基づいて説明する。第１．２図において
、３相ブラシレスモータ１０はフレーム１２と、フレー
ム１２のマウント部１２ａのラジアル面に固定された半
径方向に延びる円板状の高透磁率の材料からなるステー
タ１４と、このステータに固着されたハウジング１６と
を備える。フレーム１２はベアリングホルダーとして作
用し、−例として、フレーム１２の両端にベアリング１
８．２０を支持する１回転軸またはスピンドル２２がベ
アリング１８．２０により回転可能に支持され、回転軸
２２の下方端部にネジ２４を介してロータディスク２６
が固定される。ステータ１４の平面上には第１相〜第３
相のトロイダル駆動コイル２８，３０．３２が回転軸２
２と同心的に配置される。

トロイダル駆動コイル２８，３０．３２の内周と外周に
は磁束を集中させるための軸方向に延びるトロイダル・
イナーヨーク３４，３８．４２とトロイダル・アウター
ヨーク３６，４０．４４がそれぞれ配置される。イナー
ヨーク、３４，３８．４２およびアウターヨーク３６，
４０．４４の背面はステータ１４に接合剤その他適当な
手段（図示せず）を介してそれぞれ固着される。イナー
ヨーク３４，３８，４２．およびアウターヨーク３６．
４０．４４の前面にはそれぞれ円弧状磁極３４Ｐ、３８
Ｐ、４２Ｐ。

３６Ｐ、４０Ｐ、４４Ｐが形成されている。円弧状磁極
３４Ｐ、３６Ｐはそれぞれ第１相のＮ極、ｓｉを構成す
る１円弧状磁極３８Ｐ、４０Ｐはそれぞれ第２相のＳ極
、Ｎ極を構成する０円弧状磁極４２Ｐ、４４Ｐは第３相
のＮ極、Ｓ極を構成する。

円弧状磁極３４Ｐ、３８Ｐ、４２Ｐ、３６Ｐ、４０Ｐ、
４４Ｐの端部には低パーミアンス部をなすカット部３４
Ｃ，３８Ｇ、４２Ｇ、３６Ｃ。

４０Ｃがそれぞれ形成されている。これらカット部３４
Ｇ、３８Ｃ，４２Ｇ、３６Ｃ，４０Ｇは予じめ定められ
た位相関係で、すなわち、半径方向において整列するよ
うに配置される。しかしながら、第１相のカット部３４
Ｇ、３６Ｃ，第２相のカット部３８Ｇ、４０Ｇおよび第
３相のカット部４２Ｃ，４４Ｃは位相が互いに１２０ａ
づつずれるように配置しても良い、このように、ステー
タのトロイダル駆動コイルが多相からなる場合に、各相
の円弧状磁極の中心は半径方向に整列しても良いし、あ
るいは３６０”　／ｎ　（ｎ＝相数）づつずれるように
配置しても良い、トロイダル・ヨーク３４〜４４はいず
れも軟鉄、ケイ素鋼板等の高透磁率の材料から形成され
る。

第１相〜第３相の円弧状磁極３４Ｆ、３６Ｐ、３８Ｆ、
４０Ｐ、４２Ｐ。

４４Ｐには半径方向に延びる複数の細いスリット３４Ｓ
、３６Ｓ、３８Ｓ。

４０Ｓ、４２５，４４５がそれぞれ形成されている。こ
れは、トロイダル駆動コイルのオン、オフ時の変動磁束
による磁気表皮効果で有効に電磁力に寄与する強磁束密
度部分がきわめて狭い面積となって磁気抵抗が増して総
磁束の減少をきたし、モータの出力トルクが低下するの
を防ぐためである。これらスリットによって変動磁束に
対する反磁界の作用である渦電流を効果的に抑えるので
各相のトロイダル・イナーヨークとトロイダル・アウタ
ーヨークのそれぞれの磁極面の広い部分にわたって強磁
束部分を全体に均一に分布させる効果がある。さらに１
円弧状磁極のスリット部分はロータ２６の回転につれて
磁界の強さや磁束密度の変化量を大きく変えるのでモー
タの出力増大に著しい効果がある。

第１相のアウターヨーク３６とハウジング１６の間には
磁気漏れを遮断するための銅またはアルミ等の導電体か
らなるトロイダル磁気遮断部材４６が配置される。磁気
遮断部材４６の背面はステータ１４に固定され、その前
面は好ましくは隣接するトロイダル・ヨーク３４．３６
の磁極面３４Ｐ、３６Ｐにそろえられる。第１相のイナ
ーヨーク３４Ｆと第２相のアウターヨーク４０との間、
および第２相のイナーヨーク３８と第３相のアウターヨ
ーク４４との間にはトロイダル磁気遮断部材４８．５０
がそれぞれ配置され、隣接した磁極間の磁気漏れを効果
的に防止している。

第１〜３相トロイダル駆動コイル２８，３０．３２の前
面には導電性の磁気連路リング５２，５４．５６が配置
される。磁気遮断リング５２゜５４．５６はそれぞれ第
１相の円弧状磁極３４Ｐ、３６Ｆ、第２相の円弧状磁極
３８Ｐ、４０Ｐ、および第３相の円弧状磁極４２Ｐ、４
４Ｆ間の径方向の空隙に位置して磁極相互間の磁気漏れ
を防止することによりモータの効率アップを図っている
。とくに、モータが小形化されたときに、各相の磁極間
どうしの磁気漏れを効果的に防ぐのでモータの効率が高
くなる。

さらに、これら磁気遮断リングはトロイダル駆動コイル
２８，３０．３２のオン、オフに伴なう電磁波ノイズの
モータの外側への放射を効果的に防止する役目をもつ、
磁気遮断リング５２，５４．５６はそれぞれイナー・プ
ロジェクション５２ａ、５４ａ、５６ａおよびアウター
・プロジェクション５２ｂ、５４ｂ、５６ｂをそれぞれ
備える。イナー・プロジェクション５２ａ、５４ａ、５
６ａはイナーヨーク３４，３８．４２のカット部３４Ｃ
，３８Ｇ、４２Ｃ内に突出し、一方、アウター・プロジ
ェクション５２ｂ、５４ｂ、５６ｂはアウターヨーク３
６，４０．４４のカット部３６Ｇ、４０Ｇ、４４Ｃ内に
突出する。このように、第１相〜第３相のトロイダル・
ヨーク３４〜４４の円弧状磁極３４Ｐ〜４４Ｆの端部の
カット部３４Ｃ〜４４Ｃはすべて導電性の磁気遮断リン
グ５２〜５６により密閉されるので、空気中の磁気漏れ
が完全に防止されてトロイダル駆動コイル２８〜３２の
発生磁束は各相の円弧状磁極のみを介してロータとステ
ータの対向磁極面間により多く集中して、最大の電磁エ
ネルギーが得られる。

したがって、電磁エネルギー変換効率が高く、省エネル
ギーとなる。さらに、各相のトロイダル・コイルの発生
磁束をトロイダル・ヨークに集中させる構造としたため
、ロータとステータの磁極間のギャップ長を５０〜１０
０μｍの値まで少なくすることが可能となって、磁気回
路の磁気抵抗を大幅に少なくしてより一層の小形軽量化
を図ることができる。

第３図において、ロータ２６は軟鉄またはケイ素鋼板等
の高透磁率材料で形成されたロータディスク６０からな
るものとして示されている。ロータディスク６０の中央
部にネジ２４の通過孔６２を備える。ロータディスク６
０は第１〜第３の曲率半径領域にそれぞれ第１相、第２
相、ならびに第３相の円弧状磁極６４，６６．６８を備
える。これら第１〜３相用の円弧状磁極６４．６６．６
８はロータディスク６０の第１〜第３の曲率半径領域に
それぞれ低パーミアンスを有するカットアウト６４Ｇ、
６６Ｇ。

６８Ｃを互いに１２０°　（多相の場合には３６０”　
／ｎ、ｎ＝相数）づつ位相をずらしてそれぞれ単純に加
工することにより形成される。カットアウト６４Ｃ，６
６Ｃ：、６８Ｃの幅は第１相〜第３相のトロイダル・ヨ
ークのカット部３４Ｃ，３６Ｃ，３８Ｇ、４０Ｇ、４２
Ｇ、４４Ｇの幅とそれぞれ等しくなるように選択される
。さらに、カットアウト６４Ｇ、６６Ｃ。

６８Ｇの内径と外径はステータの第１相〜第３相のそれ
ぞれのイナーヨークの内径とアウターヨークの外径とほ
ぼ等しくなるように選択される。

第１相、第２相および第３相の円弧状磁極６４，６６．
６８は半径方向に延びる複数の細いスリット６４Ｓ、６
６Ｓ、６８Ｓを孟れぞれ備える。

これらスリット６４Ｓ、６６Ｓ、６８Ｓの各々はステー
タの円弧状磁極のスリット３４Ｓ、３６Ｓ、３８３，４
０３，４２８，４４Ｓの巾と同一の巾をもつように加工
される。第３図において、スリット６６３と６８８とは
同一延長線上に一体的に形成されているが、それぞれの
円弧状磁極内に独立して形成しても良い、スリット６４
８，６６Ｓ、６８Ｓは円弧状磁極６４．６６．６８内に
おいて半径方向に磁束が通過する際に生ずる渦電流を抑
えて、強磁束密度部分を円弧状磁極６４，６６．６８の
全体にわたって均一に分布させることにより、磁気抵抗
を減少させて有効磁束を増大させる効果がある。しかも
１円弧状磁極６４，６６．６８の渦電流を抑えることに
より、モータの中速域あるいは高速域におけるトルク特
性の落ち込みから生ずる不安定現象や共振現象を効果的
に防止することができるため。

低速域から高速域に至るまで安定したトルク特性が得ら
れる。さらに、ステータの円弧状磁極のスリットと相ま
って、ロータディスク６０が回転するにつれて、ステー
タとロータの対向磁極面間の磁界の強さや磁束密度の変
化量を大きく変えさせることによりモータの出力トルク
の著しい増大を図ることができる。ブラシレスモータを
さらに小形軽量化したいときは。

図示してはいないが、ロータディスク６０の第１相及び
第２相円弧状磁極に半径方向に極性の異なる永久磁石を
組み合わせても良い。

上７２構成において、第１相トロイダル駆動コイル２８
を励磁すると、コイル２８により発生した磁束はステー
タ１４．トロイダル・イナーヨーク３４、トロイダル・
アウターヨーク３６とにより集中され、円弧状磁極３４
Ｐ、３６ＰはそれぞれＮ［およびＳ極として励磁される
。このとき、第１図に示す如＜、Ｎ極の円弧状磁極３４
Ｐから出た磁束がロータ２６の円弧状磁極６４を径方向
に通過してＳ極の円弧状磁極３６Ｆに入り、ロータの円
弧状磁極６４を吸引する。したがって、円弧状磁極６４
のカットアウト６４Ｇが第１相のイナーヨーク３４およ
びアウターヨーク３６のカット部３４Ｇ、３６Ｇに一致
した安定点でロータ２６は静止する。ロータ２６の第１
相円弧状磁極６４がステータの第１相円弧状磁極３４Ｐ
、３６Ｐ上を移動するとき、前述した如くステータとロ
ータとの対向磁ｗ４面間の磁界の強さや磁束密度の変化
量がスリットによって大きく変わるため、スリットの数
に応じてトルクを著しく増大できる。しかも、ステータ
の各相の磁極間にはそれぞれ磁気遮断リング５２〜５６
が配置されているために、ステータの磁極間の磁気漏れ
は完全に遮断され、磁束は目的とする磁場にのみ集中さ
せられて、ロータ２６に大きな電磁エネルギーが作用す
る。つぎに、トロイダル駆動コイル２８がターン・オフ
されて、第２相トロイダル駆動コイル３０がターン・オ
ンされると、第２相の円弧状磁極３８Ｐ。

４０ＰがそれぞれＳ極、Ｎ極に励磁されて、ロータ２６
の円弧状Ｈ＆極６６を吸引する。このとき、ロータ２６
の円弧状磁極６Ｇのカットアウト６６Ｃは時計方向に移
動するため、ロータ２６は時計方向に１２０＃回転する
。

さらに、第２相トロイダル駆動コイル３０がターン・オ
フされて、第３相トロイダル駆動コイル３２がターン・
オンされると、ロータ２６の円弧状磁極６８が時計方向
に吸引されて、ロータ２６は時計方向に１２０°回転す
る。このように第１相〜第３相駆動コイル２８〜３２を
順次■→■→■のシーケンスで励磁することにより、ロ
ータ２６は時計方向に回転する。

ロータ２６の反時計方向回転は第１相〜第３相の駆動コ
イルをＩ→■→■→■→■→■のシーケンスで励磁する
ことにより得られる。

第４〜６図に本発明による３相ブラシレスモータの第２
実施例を示し、第１実施例と同一部品には同一符号を用
い、類似の部品には第１実施例の符号にアポストロフィ
　（′）を付けて説明する。第２実施例は第１実施例に
対してつぎの３つの点において異なる。

第１点は第１相トロイダル駆動コイル２８のトロイダル
・イナーヨーク３４′およびトロイダル・アウターヨー
ク３６′が１８０″′位相がずれた一対のカット部３４
Ｃ’　、３６Ｃ″により分離された対称的な一対の円弧
状磁極３４Ｆ’　、３６Ｐ’　をそれぞれ備えているこ
とである。同様に、第２相トロイダル駆動コイル３０の
トロイダル・イナーヨーク３８′およびトロイダル・ア
ウターヨーク４０’　が１８０８位相がずれた一対のカ
ット部３８Ｇ’　、４０Ｇ’により分離された対称的な
一対の円弧状磁極３８Ｐ″、４０Ｐ’　をそれぞれ備え
る。第３相トロイダル駆動コイル３２のトロイダル・イ
ナーヨーク４２′およびトロイダル・アウターヨーク４
４’は１８０°位相がずれた一対のカット部４２Ｇ’　
、４４Ｇ’　により分離された対称的な円弧状磁極４２
Ｆ’　、４４Ｐ’　をそれぞｔＬ備える。一対のカット
部３４Ｇ’　、３６Ｇ’　、３８Ｇ’　、４０Ｃ’　、
４２Ｇ’　、４４Ｃ’の各々はロータ軸２２の中心に対
して対称的に配置され、一対の円弧状磁極３４Ｐ’　、
３６Ｐ’　、３８Ｆ’　、４０Ｐ’　、４２Ｆ’　、４
４Ｐ’は各々に対してそれぞれ１８０°位置がずれて配
置される。

第２点はロータディスク６０’の第１相円弧状磁極６４
′が一対の対称的なカットアウト６４Ｃ′により２極に
分割され、さらに第２相円弧状磁極６６′が一対の対称
的なカットアウト６６Ｇ’　により２極に分割されて。

さらに第３相円弧状磁極６８′が一対の対称的なカット
アウト６８Ｃ′により分割されたいわゆる６極構造をな
していることである。第１相〜第３相の一対の円弧状磁
［６４’　、６６’　、６８’は互いに１２０ｍ位相角
がずれるように配置さｈる。なお、ロータディスク６０
’　のスリット６４８′、６６Ｓ’　、６８Ｓ’はステ
ータの円弧状磁極のスリットに対して一定のスキュー角
をなすように傾斜して形成され、ロータ２６’の滑らか
な回転を得るようにしている。

上記構成において、第１実施例ではＩ−１ｌ−１ｌ−の
シーケンスで第１相〜第３相のトロイダル駆動コイル２
８〜３０を励磁したときに時計方向に１２０°歩進じな
がら回転したのに対し、第２実施例では同じシーケンス
で第１相〜第３相のトロイダル駆動コイル２８〜３０を
励磁したときに、ロータ２６′は反時計方向に６０＠づ
つ歩進しながら回転する。

第１実施例および第２実施例のブラシレスモータはステ
ッピングモータとして利用するときは１相励磁または２
相励磁により駆動しても良い１本発明のブラシレスモー
タに適当なエンコーダまたはレゾルバを接続して。

サーボモータとして利用できる。なお、第１相〜第３相
トロイダル駆動コイルを交流ｍｇに接続して、汎用の交
流モータとして利用することもてき上記実施例において
、ステータ１４上に各相のトロイダル・ヨークを配置し
た例を述べたが、各相においてトロイダル・イナーヨー
クとトロイダル・アウターヨークの背面に個別のリング
状バンクヨークを直接接続してワンセットとしてもよい
、また、各相のセットを直接回路基板上に配置しても良
い。

上記実施例において、ロータは高透磁率のディスクから
なるものとして説明したが、ロータは非磁性材料のディ
スクに高透磁率材料または永久磁石からなる円弧状磁極
を埋め込んだ構造としても良い、また、ロータディスク
の軸方向の厚みを変えて、ステータに対面した凸部によ
り円弧状磁極を構成し、凹部をカットアウトの代わりに
低パーミアンス部としても良い。

なお、ロータの円弧状磁極は永久磁石により構成しても
良い。

〔効果〕

以上より明らかなように、本発明のブラシレスモータで
は、各相においてトロイダル駆動フィルにより発生した
磁束をトロイダル・ヨークに集中させることにより各コ
イルの対象磁場領域を小さくして同一磁極に対する磁束
密度を著しく高めると同時にロータディスクの磁極を直
接トロイダル・ヨークの磁極に対向させる構造としたた
め、エアギャップ長を１００〜５０μｍのミニマム値に
まで組み立てることが可能となり、磁気回路における磁
気抵抗を著しく少なくして総磁束を増大させるて極めて
強大な出力トルクが得られる。その結果、モータ効率が
著しく向上してブラシレスモータのより一層の小形軽量
化と高性能化が図れる。とくに、ブラシレスモータを小
形軽量化する場合に各相の円弧状磁極間の距離が小さく
なっても、各相の磁極間に磁気遮断リングを配置したた
め駆動コイルの発生磁束は円弧状磁極間で空気中に漏洩
せず、磁束はすべてステータとロータの対向磁極面間に
より多く集中するため、最大の電磁エネルギーが得られ
る。したがって、電磁エネルギー変換効率が高く、極め
て大きな省エネルギー効果が得ら九る。さらに、各相の
トロイダル駆動コイルの断面中４辺が良熱伝導体である
ステータ、トロイダル・イナーヨーク、トロイダル・ア
ウターヨーク及び磁気遮断リングを介して、ハウジング
にまでコイルの熱が伝達するため、コイルの熱放散が極
めて効率的であり、モータの過負荷耐量が著しく増加す
る。しかも、各相のトロイダル駆動コイルの発生磁束は
ステータ、トロイダル・イナーヨークおよびトロイダル
・アウターヨークにより集中され、小さなエアギャップ
を介してロータディスクと閉磁路を形成するため、モー
タからの漏れ磁束を著しく減らすことができ、駆動コイ
ルから周辺への磁気漏れも効果的に防ぐことができる。

さらに、ロータディスクとステータのトロイダル・ヨー
クに磁気通路と平行に多数のスリットを形成したために
、変動磁束による磁気反作用を効果的に防止して磁気回
路における有効断面積を増大させ、磁気抵抗を減少させ
ることによって総磁束を著しく増大させることができる
。各相のトロイダル駆動コイルの円弧状磁極とロータの
円弧状磁極とにスリットを形成しであるため、ロータの
回転につれて、ステータとロータとの対向磁極面間の磁
界の強さや磁束密度の変化量が平坦な磁極面の場合に比
べて著しく増大し、モータの出力トルクが極めて大きく
なる。したがって、高速応答が可能で、従来にない小形
軽量で高性能なブラシレスモータが実現される。さらに
、ロータディスクは大面積のカット部を備えているため
、ロータディスクの全体重量が著しく軽減され、ロータ
イナーシャが極めて少なく、しかも、回転トルクが大き
いために、高速応答、精密位置決めが可能であり、また
、スルーイング特性が優れる。なお、ロータディスクが
ソリッドであり、ブラシ５コミユテータがないので、高
速回転で使用できる。しかも、ステータおよびロータデ
ィスクは回答高価な永久磁石を使用することなく、安い
原材料を使用可能とし、さらにステータ、ロータディス
ク、励磁コイルの４ｆｆ造を極めて簡略化したため、精
密加工が容易で安価に製造可能とし、著しくコストを低
減することができる。なお、本発明のモータは構造簡単
で頑丈なため、高速大出力用に適し、高頻度の加減速運
転に耐え高温、低温の耐環境性に優れ、しかも連続使用
による運転性能の劣化がなく、長寿命である。

本発明は一例として３相ブラシレスモータに適用した例
を示したが、本発明の基本概念は３相モータに限定され
ず２相、あるいは４相以上にも適用できることは云うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による３相ブラシレスモータ
の断面図、第２図は第１図の■−■線からみた断面図、
第３図は第１図のロータの平面図、第４図は本発明の３
相ブラシレスモータの第２実施例の断面図、第５図は第
４図の■−■線からみた断面図、第６図は第４ＩＪＩＪ
のロータの平面図をそれぞれ示す。１２・・・・・・・・・フレーム　　　　１４・・・・
・・・・・ステータ１６・・・・・・・・・ハウジング
　　　２６・・・・・・・・・ロータ２８．３０，３２
・・・・・・・・・トロイダル駆動コイル３４．３８．
４２・・・・・・・・・トロイダル・イナーヨーク３６
．４０．４４・・・・・・・・・トロイダル・アウター
ヨーク３４Ｆ、３４Ｆ’　、３６Ｐ、３６Ｐ’・・・・
・・・・・第１相円弧状磁極３８Ｐ、３８Ｆ’　、４０
Ｐ、４０Ｐ’・・・・・・・・・第２相円弧状磁極４２
Ｐ、４２Ｐ’　、４４Ｐ、４４Ｆ’・・・・・・・・・
第３相円弧状磁極５２．５４．５６・・・・・・・・・
磁気連路リング特許出願人　株式会社　ハイテク研究所
為３閏

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の異なる曲率半径領域に配置された複数相の
トロイダル駆動コイルと、前記複数相のトロイダル駆動
コイルの各々の内側と外側においてそれぞれ軸方向に延
びる磁束集中用のトロイダル・イナーヨークおよびトロ
イダル・アウターヨークと、前記イナーヨークとアウタ
ーヨークの前面に予じめ定められた第１の位相関係で形
成された円弧状磁極と、前記イナーヨークとアウターヨ
ークの円弧状磁極間の空隙に配置された磁気遮断リング
とを備えたステータと、予じめ定められた第２の位相関
係で形成された複数の円弧状磁極を備えたロータディス
クからなり、前記ロータディスクの各々の円弧状磁極を
各相において前記イナーヨークの円弧状磁極と前記アウ
ターヨークの円弧状磁極に対してエアーギャップを介し
て対向させたことを特徴とするブラシレスモータ。
（２）前記イナーヨークおよび前記アウターヨークが前
記円弧状磁極に隣接して少くとも１つのカット部を備え
、前記磁気遮断リングが前記カット部を覆うプロジェク
ションを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のブラシレスモータ。