JPS63186550A - １相の半導体電動機 - 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〕 第１に、電子回路冷却用のヒートシンクに取付けて、放
熱フィンに送風して、その効果を大きくする為のｌ相の
半導体電動機が得られる。

第一に、径が１６ミリメ一ドル位、長さがＪ〜ｙｏ　ミ
ＩＪメートル位の小型のｌ相の半導体電動機で、例えば
、ｇミリビデオ装置のオートフォーカス、自動焦合装置
の駆動源とし℃利用されるものである。

〔従来の技術〕

ヒートシンク用のファンモータは、高さが７５ミリメー
トル位、ファン外周までの径が３θ〜ｑｏ　ミ’）メー
トル位のものが必要であるが、現在その技術はない。又
耐用時間が長い為に、又価格に制限がある為にｌ相の半
導体電動機とする必要があるが、この技術も知られてい
ない。

又、径が／Ａミリメートル位、長さがＪ〜、？θミリメ
ートル位の駆動源となるものとして、整流子電動機をマ
知られているが、ｌ相の半導体電動機はない。

〔本発明が解決しようとしている問題点〕本発明が解決
しようとする問題点を列挙すると、 （１）　　ヒートシンク用のラジアルファンを有する電
動機は、高さが／６ミリメードル位とする必要があり、
又耐用時間及び価格よりみて、ｌ相の外転型半導体電動
機が必要となる。

しかし、上記した性能のものは未だ実施されていない。

（２）上記した電動機はラジアルファンの外径がｑｏ　
ミリメートル位までであるが、更に小型のヒートシンク
用とする為に、ファンの外径を３０ミリメートルとしな
ければならない。

（ｓｌｒミリビデオのオートフォーカス、自動焦合装置
の駆動源は、径が／４ミリメートル以下の細長型の電動
機となり、又出力トルクが平坦で、正逆転可能なｌ相の
半導体電動機が必要となる。

しかし、かかる電動機の技術は未開発問題となっている
。

（４）上記した第（１１、１２１、（８１項の電動機は
、入力が０．３ワット位で、しかも小型となっているの
で、電機子コイルを装着すべき空間が限定されている。

又電源電圧は、一般の電子機器の電圧である／２ボルト
若しくはコグボルトが多い。

従って、細い銅線を多数回巻いて電機子コイルを構成し
ているので、直流抵抗が大きく従って銅損が大部分とな
り、効率を減少せしめる原因となる不都合がある。

〔問題点を解決する為の手段〕

第（１）の問題点を解決する為に、外転型の／相の半導
体電動機とし、その回転子の外周面に、特別な傾きを持
つラジアルファン複数枚を設けて、偏平に即ち、高さを
小さくし、又冷却効果を増加している。

又ヒートシンクの放熱フィンの中央部に、上記した電動
機を載置して一体化した′３コ品として、使用し易く構
成している。

第（２）の問題点を解決する為に、外転型電動機の固定
電機子を、珪素鋼板を軸方向に積層した円筒状感心の外
側に電機子コイルを設けて、コアレス型の電機子コイル
の駆動トルクによるものとする。

かかる手段により、外径をより小さくできるので、小型
のヒートシンク用の冷却電動機を得ることができる。

回転子の外側にラジアルファンを複数枚設け、ヒートシ
ンクの中央部に電動機を設置することにより、一体化し
た製品とすることができる。

第（３）の問題点を解決する為に、外転型電動機の固定
電機子を、珪素鋼板を積層（軸方向）した円筒状磁心の
外側に電機子フィルを９個設けて、コアレス型の電機子
コイルの駆動トルクとする。

又マグネット回転子の各磁極の隣接部−個所に無磁界部
を設けることにより、出力トルクを平坦とし、正逆回転
を可能として目的を達成している。

又固定電機子、電機子コイル、基板、制御回路用のプリ
ント基板を一体にプラスチック成型し、その成型体の上
下端に軸承を嵌着することにより、小型、ｍ長型で量産
性のある構成としている。

第（４）の問題点を解決する為に、ｌ相の半導体電動機
の特性を印加電圧が３ボルト位で作動するように、電機
子コイルの線径９巻数を設定する。

／２ボルトの電源の場合には、第１の手段として、３ボ
ルトの定電圧電源を作り、これにより電動機を駆動する
。

第一の手段としては、所要の定電流回路とし、起動時の
み大きい電流が流れるようにして、起動特性を改善する
。

〔作用〕

（１）外転型の回転子の外側に特別な傾きのファンを設
けた為に空気流が斜め下方に向い、冷却効果が増大する
。

（２）　　ヒートシンクの中央部に、ファン電動機を設
置した為に、取扱いが便利となり、又冷却効果も一定と
なる。

（３）固定電機子が、円筒磁心と電機子コイルとなって
いるので、外径が小さく構成でき、又軸承が、成型体の
上下端に嵌着されるので、精度のよい軸承装置が構成で
きる。

又基板上に、上記した成型時にプリント基板を埋設し、
この上に所要の部品及びその配線が設けられるので量産
性がある。

（４）　　マグネット回転子の磁極が、特別な構成とな
っているので、出力トルクが平坦で、正逆転できる。

（５）０．３ワツト以下の入力の小出力のｌ相の半導体
電動機でも、Ｊポルトの印加電圧で作動するように、即
ち電圧若しくは電流制御が行なわれているので、小出力
でも銅損が減少する。

又可変抵抗を変化することにより、回転速度の変更がで
きる。

更に、起動特性を負荷に対応したものとすることができ
る。

〔実施例〕

次燦、本発明の実施例について説明をする。

各図面の同一記号のものは同一部材なので重複した説明
は省略する。

第１図は、本発明装置の断面図である。第１図において
、プラスチック製の円形の基板７の中央空孔には、金属
円筒コが埋設植立されている。その内部には、オイルレ
スメタルの軸承３α、３６が上下端部に挿入固定され、
回転軸ｌが回動自在に支持されている。

第３図に詳細が示される電機子ダの中央空孔が、円筒−
に嵌着されている。

電機子ダは、第３図に示すような突極ｌＩα。

ｌＩｈ、、・・・が、　９０度離間して設けられ、各突
極には、電機子コイルＢｑ、ｚｂ、・・・が装着されて
いる。第７図では記号ｊｆＬ、３；ｅのみが示されてい
る。

第３図は正面図で、第１図を矢印Ｒ方向よりみた図であ
る。記号ダは、珪素鋼板を積層して作った電機子磁心で
ある。ｔポールの構成となり、突極は記号１Ｉｒｔ、ｌ
Ｉｂ、ダＣ，ダｄとして示され、それ等の巾は９０度よ
り少し小さくされ、９０度離間している。

各突極には、電機子コイルＳα、ｓｂ、ｓｅ。

５ｄが装着されている。磁心弘の中央部は空孔となり、
金属円筒コが嵌着され、この円筒コにより、磁心ダは本
体猫膨班茅準辛に固定されて、固定電機子を構成してい
る。

円筒コの内部には、軸承海外側が嵌着され、内側には、
回転軸ｌが回動自在に支持されている。

回転軸ｌの一端には、カップ状に、プレス加工された軟
鋼カップ／３（第１図にも同一記号で示す）の底面中央
部が固定されている。

カップ／３の内側には、円環状のマグネット回転＋６が
固定され、マグネット回転＋６には、９０度の開角のＮ
、Ｓ磁極（、ａ、（、ｂ、・・・が図示のように配設さ
れ、その磁極は、空隙を介して突極ｐｃ、ｌＩｈ、・・
・と対向して、回転軸ｌとともに回転する。

突極ｐｃの左側矢印Ｂは、空隙（最も大きい部分で９０
ｇミリメートル位）を介して、磁極６ｑと対向し、右側
Ｃ点も空隙（等しい長さの空隙部が全空隙のｌ／′ｌ−
１／３となって、その空隙長は０．５ミリメートルであ
る。）を介し℃磁極乙４と対向している。

上述した空隙は、他の突極１．−１）、、　、　Ｉ　Ｃ
，Ａｄにも同様に設けられている。かかる手段により、
コギングトルクが発生して自起動できるものである。矢
印Ｙは回転方向である。

第グ図は、第１図、第３図の電動機の７−０度（電気角
）の展開図である。以降は角度はすべて電気角により表
示するものとする。

突極ｐａ、ｑｂ、・・・及び電機子コイルｊｃ。

ｚｂ、・・・及びホール素子１０は、それぞれの部材と
マグネット回転＋６との対向状態を示すものである。

突極ｑａ、ｔａｂ、・・・の為に、マグネット回転＋６
にコギングトルクが発生して、矢印Ｙ方向に所定角だけ
回転して停止しているので、自起動することができる。

この為に、突極９Ｉｚ、４１ｂ、・・・の左側半分位が
削除された形となっている。第３図の突極も同じ形状と
なっている。自起動手段は他の周知の手段でもよい。

電機子コイルＨａ、３ｂ、・・・に、マグネット回転子
６が、電気角でＩｇＯ度回転する毎に、往復して通電す
ると、出力トルクが得られるものである。又上述したよ
うに突極ｐｔｘ、ａｈ　　・・・の変形の為に自起動で
きる。

電機子コイル３ａ、３ｂ、・・・の通電手段は、周知の
いかなる手段でもよい。電機子コイルの通電制御回路及
びホール素子を設けるプリント基板は、第１図において
記号ｇとして示され、所要の配線とともに、基板ｇ上に
ホール素子１０が固定配線される。

ホール素子１０は、マグネット回転＋６の磁極の磁界下
にあるように、プリント基板上に載置されるものである
。

記号ヲは、電機子コイルの通電制御回路をＩＣ化した部
品を示し、プリント基板にの下側に固定されている。

記号／／　ａ　、　／／　ｉは、ラジアルファンで、プ
ラスチック成型され、円筒／３１とともに一体に成型さ
れ、円筒／、？唱は、回転子１３の外側に嵌着されてい
る。

第一図（α）に上記したラジアルファンの詳細が示され
ている。

第２図（１）において、径方向に伸びたファン／／α、
　／／　ｅ　、　／／　ｉ　、　／／　ｍのみが示され
ているが、他の点線（記号１１　ｂ　、　／／　／！　
、・・・）で示すものも同じファンを示しているもので
、すべてのファンは円筒／、３　’＆の外側に等しいピ
ッチで植立されている。

ンによる空気流の量は大きくなる。

他のすべてのファンも同じ傾きとするものである。

第１図は、原寸の一倍図として示したものである。図面
よりみ℃、その高さが７３〜／ろミリメートル位、ファ
ンまでの外径が！；０　ミＩＪメートル位で、小型偏平
であることが理解できる筈である。外径は、設計により
リミリメートル位まで小さくすることができる。

第７図（−）、（句は、第１図の電動機をヒートシンク
の中央部に固定した図面である。

第７図（りにおいて、アルミ製の底板２１の中央には、
第１図の基板りが固着され、放熱フィン２／ｌｔ　、　
２ｔ　ｈ　、・・・は、周知のフィンのように整列しな
いで、ランダムに配設されている。

従って？、機Ｇの外周に流出する空気流もフィン間を屈
曲して流出するので、冷却効果が、自然対流によるもの
に比較して３倍位となる効果がある。又自然対流（よる
ものは、当然底板２１を鉛直方向になるように設ける必
要があるが、本発明装置は、いかなる方向でもよいので
、電子機器が小型化しているときに有効な技術手段して
いないが、右側のものと同じく配設されているものであ
る。

点線記号２４　ｔｘ　、　２２　ｂで示すものは、冷却
の為に底板コ／に固定された被冷却部品、例えばパワト
ランジスタである。

第７図Ｃｂ）は、他の実施例で、放熱フィン２Ｊ１゜２
３ｈ、・・・は、周知のものと同じく整列している。

底板ｎには、第１図の電動機Ｇの基板７が固定されてい
る。記号２２　ｅＬ　、　、２２　Ａは、被冷却部品で
ある。

冷却効率は、第７図（りのものに比較して劣るが、底板
、２ｊ、放熱フィン２Ｊａ　、　２３ｂ　、・・・の量
産が容易となる特徴がある。

点線Ｈの左側は、右側と同じ放熱フィンの構成となって
いる。次に第一図（句、（弓の説明をする。

第２図（句において、ファン／／ｎは、回転方向Ｙに対
して、反対方向に傾いている。ファンの先端が記号／／
Ｚとして示されている。

かかる手段により、風量が増加することは知られている
。他のすべてのファンも同じ傾きとなっているものであ
る。

第７図Ｃｂ）は、ファン／／　ｌＢを更に、下方（矢印
Ｘ方向）に少し傾けたものである。他のファンもすべて
同じ傾きとする。

かかる手段により、径方向に流出する空気流は、矢印Ｘ
方向に傾いて流出する。従って、第７図（４）　、　（
ｂ）の底板コ／、Ｌ３に吹きつけるようになるので、空
気流が放熱フィンの上方空間に逃げて、無効に消費され
ることが防止される効果がある。

以上の説明より理解されるように、本発明装置は次に述
べる特徴がある。

第１に、小型偏平に構成できる。従って、ヒートシンク
用のファン電動機とする場合に有効である。

第コに、ファンを第７図（ｅ）に示す形状とすることに
より冷却効果を大きくできる。

次に、第３図につき、更に外形を小さく、３０ミリメー
トル位とする手段につき説明する。

ファンをとり付けるべき回転子の外径が大きくなるのは
、突極型の電機子とした為である。

円筒形の磁心とし、コアレス型の電機子コイルをその表
面に配設すると、回転子の径が小さくなり、ファンの外
径も小さくなる。従って、小型のヒートシンク用のファ
ン電動機が得られる効果がある。第３図において、電機
子磁心コ９は、第を図（勾に示すように、珪素鋼板を軸
方向に積層した円筒状の磁心である。記号コ９ｆＬは空
孔で、その内部を第３図に示すように、回転軸ｌが貫挿
している。

磯心コ９の外周面には、電機子コイル３６喀が貼着され
ている。（第９図（ＬＬ）図示）電機子コイルはり個で
、１個の電機子コイルのトルクに有効な導体部の巾は、
はぼ１２０度となっている。

電機子コイルを磁心２９に貼着する為に、磁心２ｑの外
側に凸面部を設けて位置定めの案内とすることができる
。

かかる電機子コイルの展開図が、第１０図の２段目と３
段目に同一記号で示されている。即ち、記号３４４　、
　ＪＡ　ｂ　、　３４　ｎ　、　３ルｄが電機子コイル
である。

第３図の磁心２９．電機子コイル３ｂ　ＬＬ、　、ｙｔ
ｓ　ｂ　。

・・・、プリント基板３３．基板３コは、プラスチック
成型により一体に成型される。

このときに、プリント基板３３上にホール素子１０が固
定され、各電機子コイル間の結線が終了したものが、上
記したプラスチック成型誤着埋設されるものである。

ホール素子ＩＯは、マグネット回転子３ｑの下側の端面
に着磁されたＮ、Ｓ磁極（第３図示のマグネット回転子
６と同じ着磁のもの）に対向して、ｌ相の位置検知信号
が得られ、この信号により、周知の通電制御回路により
、電機子コイルの通電制御が行なわれて、マグネット回
転子３ｑの駆動トルクが得られるものである。本発明電
動機は、突極型でなく、コアレス型の電動機となるもの
である。

コギングトルクにより自起動する為に、死点の位置より
、４グネット回転子３ダをずらして停止させる必要があ
る。

この為べ、磁心λデの所要の位置に突出部を設けること
が必要である。

記号３／　４　、３／　ｈで示すものは、金属円筒で、
前記した成型時Ｋ、プラスチック材が、空孔コ９１に流
入することを防止する為に、空孔コ９１の上下端に嵌着
されているものである。

摺動軸承２ざａ　、　ｘ　ｂは、プラスチック成型？の
上下端の空孔に嵌入固定される。

軸承コｇ　ＩＳ、　ｘ　ｈには、回転軸ｌが回動自在に
支持され、その上端には、カップ状の軟鋼製回転子／Ｊ
の底面中央部が固定されている。

回転子１３の内側には、マグネット回転子３ｑが嵌着さ
れている。以上の構成なので、次に述べる特徴がある。

第１に、磁心２９．電機子コイル、基板３コ、プリント
基板３３が、プラスチック成型により一体に構成される
ので、組立工数を簡素化することができる。

第コに、軸承２１１Ｋ　、　２１　ｂを嵌着すべき空孔
が、上記した成型時に作られるので、所要の精度を保護
して作ることができる。

第３に、コアレス型の電機子となっているので、径方向
の長さ即ち回転子１３の径を小さくできる。

第３図の電動機は、高さを図示の寸法比率の／７．位と
することが容易なので、偏平小型の電動機とすることが
できる。従って、回転子１３の外側に、第７．−図のよ
うなラジアルファンを設けると、ヒートシンク冷却用の
ファン電動機が得られるものである。

又一般の駆動源となる電動機として利用することもでき
る。この場合には、偏平である＆つむしろ細長型のもの
として、出力トルクを大きくして使用することがよい。

第９図（４）の電機子コイル３ル４のｔＩ３　ａ、ダ３
ｈは出力トルクに無関係な導体部である。従って、偏平
な電動機とした場合に、トルクに有効な導体部の長さが
小さくなって出力トルクを著しく減少する。

かかる不都合な点を除去した電機子コイルが第デ図Ｃｈ
）に示されている。

第９図（句には、電機子コイルｌｌ−ｂとａ２ｄのみが
示されている。トルクに有効な導体部の長さは、図示の
ように、磁心コワの高さと等しく長くなって込る。

電機子コイルダλｂのトルクに有効な導体部の巾は、図
示のように２’ＩＯ度（味印りで示す）となって、一般
のこの種のものに比べて一倍となっている。他の電機子
コイルも同じ構成となっている。

両者の出力トルクの性質が等価であることを第１Ｏ図の
展開図につき説明する。

第１０図において、３段目が周知の電機子コイルの展開
図である。６段目の電機子コイルｑ２１゜Ｑｊ　Ａ　、
・・・が、新規な電機子コイルの展開図である。

＋端子／−１１よ゛り流入し、端子／コｄ　、　ｉｓ　
ｇより流出する電流が矢印で示しであるが、この矢印を
追っていくと、３段目と６段目の電機子コイルの通電が
全く同じであることが理解できる筈である。

電機子コイルリコα、ダコｂ、・・・は、第９図（勾で
示した電機子コイルで、出力トルクが増大する効果があ
る。

尚上記した通電は、２．個の電機子コイルを１組として
、交互に通電する場合であるが、往復して通電すること
もできる。いずれの場合にも周知の通電制御回路により
ｌ相の半導体電動機として駆動されるものである。第９
図（句の磁心コ９の両端部にある電機子コイルは、図示
のように崩す必要があるので、巻線間が固着することを
避けて巻回する必要がある。この部分は、プラスチック
成型時に埋設されるものである。第Ｓ図示の電動機を一
般の駆動源、例えばｔ　ミリビデオのオートフォーカス
、自動焦合装置の駆動源とすると、径が／Ａミリメート
ル位、長さがｍミリメートル位となる。

又この場合には、出力トルクが平坦で、正逆転する必要
がある。

この為の手段を次に説明する。

小型化については、前述したように問題点はない。

従って、トルクの平坦性と正逆転手段について次に説明
する。

マグネット回転子３１１　）ｉ、第１Ｏ図の展開図のよ
うに変形される。

第１０図の１段目にマグネット回転子３ダの展開設けら
れている。磁極、７４　ａ　、　３６　ｂ　、　３Ｑ　
ｅ　、　３０　ｄ。

の巾は、矢印Ｆで示すように、１３５度となっている斜
線部の巾は９０度となる。

斜線部を着磁しない無磁界部としてもよ（、又マグネッ
トを変形して作ってもよい。

電機子コイルに定電流が流れている場合について説明す
る。

マグネット回転子３ｑは、矢印Ｙ方向に回転していると
きに、電機子コイル３６１の左側の導体部＜Ｈａによる
トルクは、ダ段目の曲線Ｊ？　ｆｔとなる。又右側の導
体部ｔｔｑ　ｈによるトルクは、曲線、？？　ｂとなる
。これらの合成トルクの中央部は平坦となる。

電機子コイル３４　ｅも同時に通電されているので、全
く同じトルク曲線が得られる。これは、端子ｌコｄに接
続されたトランジスタが、ホール素子ｉｏの位置検知信
号により導通するからである。

ホール素子１０は、マグネット回転子評の端面に着磁さ
れたマグネット３３のダ個の等しい巾のＮ、Ｓ磁極の磁
界により、マグネット回転子が／／ｌＩ回転する毎忙、
異なる位置検知信号を出力する。

この出力により、端子／２　ｄ若しくは端子ｌコＣ忙接
続されたトランジスタがオンオフする周知の制御回路が
使用されている。

マグネット回転子評が更に回転すると、電機子コイル３
６４によるトルクは負のトルクとなるが、省略ヒで図示
していない。更に回転すると再び正のトルクが得られ、
導体部ｑｑ　ａ　、　ｕ　ｂによるトルクは曲線３ｒ　
ａ　、　３ｔ　ｂとなる。

このときの電機子コイルＪＡ　ｂ　、　、？Ａ　（７に
よるトルク曲線の正の部分のみが、曲線３９α、、７ｑ
ｂ及び曲線ｇ−０ｆＬ、すｂとなる。

電機子コイル３６喀、３６Ｃ及び３４　ｂ　、　３４　
ｄ−は、１４回転する毎に通電が交替され、その交替点
は、Ｏ点１点線ｕｒ　ｒＬ、　ｅｇ　ｂ　、　Ｉｌｓ　
ｅとなるノテ、全体の合成トルクは平坦となる。

若し磁極巾がＩｌｓ度でなく、１２０度とすると、例え
ば、曲線３ｔ　ｌＫの末期及び曲線３１ｈ’の初期は点
線ｔｉｌｒｘ　、　ｔｌｔ　ｂとなり、中央部にトルク
零の点が発生し、大きいトルクリプルを発生する。

本実施例のように、磁極巾を１３ｓ度とし、電機子コイ
ルの導体部の巾を１２０度とすることにより、上述した
欠点が除去される効果がある。

トルク曲線は、図示のように台形波とし、上底中が矢印
にで示すように７５度となることが必要である。

かかるトルク曲線を得るように、各磁極の磁界分布を設
定する必要がある。

電機子電流が定電流の場合には、上述した理論でよいが
、定電流でない場合には、逆起電力により電流値が変動
するので、各曲線の中央部は凹部となる。

従って、この事実を加えて、磁極の磁界分布を変更する
必要がある。出力トルクを台形波とすることは、実際に
は困難であるが、平坦性を良好とすることができること
は確実である。

出力トルクの零の点がないので自起動することもできる
ものである。コギングトルクにより自起動する一般のｌ
相の半導体電動機は、正逆転することが不可能である。

しかし本実施例は、正逆転することができる特徴がある
。その手段につき第Ｓ図（Ｃ）について説明する。

第Ｓ図ｃ〜において、記号／２４　、　／２は電源圧負
極である。

トランジスタ／９４　、　／９　ｂ　、　／９　ｒｒ　
、　／９　ｄはブリッジ回路となっている。端子ににハ
イレベルの入力があると、トランジスタｔｑ　ａ　、　
ｔｑ　ｈが導通して、ホール素子１０の印加電圧の上側
が正電圧となる。

端子Ｘにローレベルの入力があると、トランジスタ／ｑ
ｅ、／ｑ（Ｌが導通して、ホール素子１０の印加電圧は
反転する。従って左右の端子の出力も反転する。記号／
７　ｂは反転回路である。

オペアンプ／ｒの出力は、トランジスタ／Ａ　ｈを導通
して、電機子コイルＪ６　ｇ　、　３４　／！を通電し
、又反転回路／り１を介してトランジスタ／６信を導通
して、電機子コイル３（、ｂ　、　３１．　ｄを通電す
る。

端子にの入力がハイレベルのときに、又ホール素子１０
が第ｉｏ図でＳ極下にあるときに、トランジスタ／Ａ　
ｂが導通するように構成した場合のトルク曲線が曲線、
３７４　、３’／　ｈ　、　、３！：　４　、　、、？
ざす、・・・となるもので、電動機はＹ方向に回転する
。端子Ｊの入力をローレベルとすると、ホール素子ＩＯ
がＮ極下にあるときに、電機子コイル３６ｈ。

３１、　ｄが通電するので、トルクはＹ方向と反対とな
り逆転する。

電機子コイル３４　ｂ　、　ｊＡ　ｄは、それぞれＳ極
下にあるので逆トルクが発生するからである。

ｔｇｏ度回転すると、電機子コイル３１．４　、　、？
Ａ　Ｉ？がＳ極下となり通電されるので逆トルクが発生
して、引続いた回転が行なわれる。

この場合のトルク曲線は、第１Ｏ図のトルク曲線と同じ
形式となるので、自起動することは勿論平坦なトルク特
性が得られるものである。

正逆転する為の他の手段は、トランジスタ／Ａａ、／Ａ
ｂのベース入力を切替スイッチにより交換してもよい。

トランジスタ／４１１　、　／ルｂに並列に、ツェナダ
イオード若しくはコンデンサが接続され、研気エネルギ
の処理が行なわれているが省略して図示していない。次
に第Ｓ図（”）　、　Ｃｂ）について説明する。

第Ｓ図（りにおいて、記号Ｅは、第Ｓ図（Ｃ）に示す通
電制御回路を示すものである。正逆転回路はなくてもよ
い。

本発明装置のような小型小出力の電動機の場合には、電
機子コイルの巻線の為の空間が小さくなり、印加電圧が
高い場合には、極細線を数多く巻回する必要がある。

従って、銅損を増加し効率の劣化を招く不都合がある。

本実施例は、かかる点を改良したものである。

一般に、この種の電動機は、印加電圧が３ボルト位がよ
い。即ち通電制御回路Ｅの印加電圧は、３ボルト位がよ
い。

ｉ子／２４の電圧は１２ボルト若しくは評ボルトとの場
合が多い。端子／コ１．／ユの電圧は、可変抵抗／Ｊ　
ｂ　、抵抗／３　ｆｆ　Ｋより分割されている。電源が
投入されると、オペアンプ／４の十端子より一端子の入
力電圧が大きいので、出力はローワより充電され、この
電圧が、オペアンプ／ｑの一端子の入力電圧即ち抵抗／
、、？　ｌ？の電圧降下より上昇すると、オペアンプ／
ダの出力はハイレベルとなり、トランジスタｉｓは不導
通に転化する。

従って、コンデンサ／４１　’Ｌにより通電制御回路Ｅ
の通電が行なわれる。コンデンサＩＱ　４の電圧が降下
すると、オペアンプ／９の出力は再びロ−レベルとなり
、トランジスタ１３は導通して、コンデンサ／Ｑαを充
電する。かかるサイクルを繰返して、通電制御回路Ｅの
印加電圧は、リプル電圧を含むが、抵抗１３１？の電圧
降下とほぼ等しく保持される。

抵抗／３　ｅの電圧降下が３ボルトとなるように、可変
抵抗／３　ｂを変更することＫより゛、端子／２　Ｇの
電圧が、前述したように／Ｊボルトでも評ボルトでも同
一電動機を使用できる効果がある。

又端子ｌコ１の電圧が一定の場合に、可変抵抗／３　Ａ
を変更することにより、電動機の回転速度を任意に変更
できる。

電動機の印加電圧を３ポ、ルト位にできるので、電力損
失が小さくなり、有効である。

第３図（ｈ）の回路は、電動機の通電制御回路Ｅの通電
電流を設定された値に保持することにより、電源端子ｌ
コ唱の電圧に無関係に、即ち制御回路Ｅの印加電圧が３
ボルト位の場合と同じ出力トルク特性を保持するもので
、第５図（句と同じ目的が達成されるものである。

電源スィッチを投入すると、コンデンサ／、？　（Ｌを
介して、抵抗／３Ｃには、大きい電流が流れ、その電圧
降下が大きくなる。

従って、抵抗／３４の電圧降下より、上記した電圧降下
が大きくなるので、オペアンプｌダの出力は、ローレベ
ルとなり、トランジスタｌ夕が導通する。

従って、制御回路Ｅを流れる電流は上昇し、抵抗ｌ！１
の電圧降下が、抵抗／３　ｅのそれより増大すると、オ
ペアンプ／Ｉの出力はハイレベルとなり、トランジスタ
／には不導通に転化する。

制御回路Ｅの電機子コイルの磁気エネルギは、ダイオー
ドｉｓ　ｂにより放電されるので、抵抗／Ｓ１の電圧降
下も減少し、これが抵抗／３　ｅの電圧降下より小さく
なると、オペアンプＩＱの出力はローレベルとなり、ト
ランジスタｌ！は再び導通する。

かかるサイクルを繰返して、制御回路Ｅの供電電流値の
初期は、コンデンサ／３の為に増大し、大きい起動トル
クが得られる。その後は、所要の定格トルクにより運転
することができる。

可変抵抗ｉｓ　ｂを変更することにより、出力トルク即
ち電動機の回転速度を変更できる。

又コンデンサ１３ｅＬの容量を大きくすることにより、
起動トルクが大きい区間を延長できるので、立上りの特
性を改善できる効果がある。大きい慣性負荷の場合に有
効である。

第６図に示すものは、第５図（句の実施例の場合の位置
検知信号と通電電流のタイムチャートを示している。

記号Ａ、Ｃの段は、ｌ相の位置検知信号で、曲線Ｊ１！
、評す、・・・及びム１．コロｂ、・・・の巾は１１０
度で互いにｔｇｏ度の位相差がある。

Ｃ，Ｉ）段の曲線：ｔ！；　ｉ　、　］　ｂ　、・・・
及び曲線コク喝。

コクｂ、・・・は、電機子コイルの通電電流曲線である
。

〔効果〕

（１）第１図、第７図に示す実施例は、小型偏平なＩ相
の半導体電動機を利用して、ヒートシンクを効率良く冷
却できる装置が得られる。従来のヒートシンクに比較し
て、ｑ〜５倍の冷却効果を得ることができる。

ヒートシンクの中央部に電動機が固定されている為に、
ヒートシンクを鉛直方向に保持する必要がなく、筐体に
取付けるときに、いずれの方向を向けてもよいので使用
に便利なものが得られる。

（２）第に図の実施例は、上記したヒートシンクに利用
する場合に、外径が小さく構成できるので、小型のヒー
トシンクに利用することができる。

又ヒートシンク用でな（、即ちラジアルファンを除去し
、細長型の電動機として構成した場合に、外径を小さく
、ｌＡミリメートル位とすることができる。従って、小
型の一般の駆動源として使用できる。

又固定電機子は、円筒磁心、電機子コイル。

基板、制御回路用のプリント基板、軸承の嵌着孔が、プ
ラスチック材により一体に成型されて作られているので
、外径が小さく量産性のすぐれたものが得られる。

軸承孔の精度を上昇することもできる。

（３）第１Ｏ図の第１段目に示されるように、マグネッ
ト回転子の磁極の形状を特別な形としたので、出力トル
ク特性が平坦となり、７相の電動機であっても正逆転す
ることができる。従って、小型、細長型の一般の負荷の
駆動源として有効なものが得られる。

（４）　　第Ｓ図（勾、（勾に示す実施例は、入力Ｏ０
３ワット位の小型ｌ相半導体電動機に利用して有効な制
御回路である。

この種の電動機は、小型となる為に、電機子コイルの装
着空間が小さく、又印加電圧は／コボルト若しくは、２
４１ボルトが多い。

従って、電機子コイルは極細電線となり、巻数も多くな
るので、銅損を増大し、効率を劣化せしめる。

本実施例では、これを防止する為に、電動機の印加電圧
を３ボルト位にエネルギ損失なしに低下せしめて、効率
の劣化を防止している。これは第３図（α］の場合であ
る。

第Ｓ図（ｂ）の場合には、起動特性を良好として、定電
流駆動をして同じ目的を達している。両者ともＫ、可変
抵抗を利用して、回転速度の変更をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の説明図、第一図は、軸流ファン
の説明図、第３図は、第１図の装置を矢印Ｒ方向よりみ
た正面図、第ｑ図は、マグネット回転子、突極、電機子
コイルの展開図、第Ｓ図（”）　、　（Ａ）は、ｌ相の
半導体電動機の電機子電流制御回路図、第３図（Ｃ）は
、ｌ相の半導体電動機の正逆転回路図、第６図は、位置
検知信号と電機子電流のタイムチャート、第７図は、ヒ
ートシンクの説明図、第ｇ図は、本発明装置の他の実施
例の説明図、第９図は、同じくその固定電機子の説明図
、第７θ図は、マグネット回転子、電機子コイル、出力
トルクの展開図及びタイムチャートをそれぞれ示す。 ｌ・・・回転軸、　　３ａ、Ｊｈ・・・軸承、コ・・・
円筒、　　ダ、ダａ、ｑｂ・・・電機子、３ａ、３；ｂ
・・・電機子コイル、　　６６α、６ｂ・・・、　３Ｇ
　、　３９　ｃ　、　３４　ｂ、・・・マグネット回転
子、／３・・・回転子、　　／／　、　／／　ＩＫ　、
　／／　ｈ・・・ラジアルファン、　　／３１！・・・
円環、　　７，３２・・・基板、ｉｏ・・・ホール素子
、　　ｌコ４．／コ・・・電源正負極、Ｅ・・・電機子
電流側脚回路、　　／！；、／９α、／９ｂ。 ／９　ｆｆ　、　／９　ｄ・・・トランジスタ、　　／
４・・・オペアンプ、　　二ｌＩ’Ｌ、２グｂ、・・・
、２６信、ユＴｏ、・・・位置検知信号、　　ｌ！；　
４　、２！　ｂ　、・・・、コク信、コｔｂ。 ・・・電機子電流曲線、　　２／８３・・・底板１．２
／　４　、２／　ｂ　、・・・、　：ｕ　ａ　、　２Ｊ
ｂ　、・・・放熱フィン、ｎ４　、ｕｂ・・・トランジ
スタ、　　Ｇ・・・電動機、コｇａ、ｎｂ・・・軸承、
　　２ｑ、コ９α・・・電機子嶽・。 ｆ　、　３３・・・プリント基板、　　３６信、　、：
１４　ｂ　、・・・。 ｔコ１１グコｂ、・・・電機子コイル、　　３７信、３
７．ｂ。 ３ｇ　４　、３ｇ　ｈ　、　、７？　？　、　３９　ｈ
　、　１Ａｏ４　、　ｒｉＯｂ　、、、　）　／ｌ／り
曲線。 第　１　回 某２図ｕＬ） 芋２図（４） 羊２目（Ｃ） ＄３　図 羊４　図 ＃６　図 １Ｆ；７１２Ｉ（α） 拳７　回（６） 第６　図 ２（７ａ 某９　図（Ｇ） 茶９　図（６） 某　ｆＯ図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に植立した円筒と、該円筒の下端に中央部
   が嵌着されるとともに、４個の等しいピッチで配設され
   た突極を備えた固定電機子と、該電機子に装着された４
   個の１相の電機子コイルと、前記した円筒の両端に挿入
   固定された軸承と、該軸承に回動自在に支持された回転
   軸と、該回転軸の上端に、底面中央部が固着された逆カ
   ップ状の回転子と、該回転子の内側面に固定され、突極
   数と同じ数で等しいピッチでＮ、Ｓ極に磁化され、Ｎ、
   Ｓ磁極面が空隙を介して突極面に対向しているマグネッ
   ト回転子と、前記した回転子の外側面に嵌着されたプラ
   スチック円筒及び該円筒より外方に伸びる複数枚のプラ
   スチック板よりなるファンを備え、該ファンにより流出
   される空気流が、ヒートシンクの放熱フィンの間を流出
   して冷却するように、前記した基板を、ヒートシンクの
   中央部に固定した機構と、マグネット回転子の位置を検
   出して、１相の位置検知信号を発生するホール素子と、
   位置検知信号により、電機子コイルに通電して１方向の
   トルクを発生する通電制御回路と、コギングトルクによ
   り、死点の位置において出力トルクを得る自起動手段と
   より構成されたことを特徴とする１相の半導体電動機。
2. （２）基板上に植立されるとともに、磁性体により作ら
   れた中空円筒状の固定磁心と、該磁心の表面に並設され
   、トルクに有効な導体部の巾が電機子コイルを、該電機
   子コイルを含む固定磁心及び前記した基板を含んで、プ
   ラスチック材により１体成型した固定電機子と、該電機
   子の中央部の上下端部の空孔に嵌着された２個の軸承と
   、該軸承に回動自在に支持された回転軸と、該回転軸の
   上端に、底面中央部が固着された逆カップ状の回転子と
   、該回転子の内側面に固定され、４個のＮ、Ｓ磁極が等
   しいピッチで配設され、磁極面が電機子コイル面に対向
   するマグネット回転子と、基板上に埋設され、電機子コ
   イルと所要の結線が行なわれ、ホール素子がマグネット
   回転子の磁極と対向するように設けられたプリント基板
   と、マグネット回転子の位置を検出して、１相の位置検
   知信号を発生するホール素子と、位置検知信号により、
   電機子コイルに通電して１方向のトルクを発生する通電
   制御回路と、コギングトルクにより、死点の位置におい
   て出力トルクを得る自起動手段とより構成されたことを
   特徴とする１相の半導体電動機。
3. （３）基板上に植立されるとともに、磁性体により作ら
   れた中空円筒状の固定磁心と、該磁心の表面に並設され
   、トルクに有効な導体部の巾が電気角で１２０度若しく
   は２４０度の１相の４個の電機子コイルと、該電機子コ
   イルを含む固定磁心及び前記した基板を含んで、プラス
   チック材により１体成型した固定電機子と、該電機子の
   中央部の上下端部の空孔に嵌着された２個の軸承と、該
   軸承に回動自在に支持された回転軸と、該回転軸の上端
   に、底面中央部が固着された逆カップ状の回転子と、該
   回転子の内側面に固定され、４個のＮ、Ｓ磁極が等しい
   ピッチで配設され、Ｎ、Ｓ磁極の隣接部２組のそれぞれ
   の磁極境界面より左右に電気角で４５度の無磁界部を設
   けたＮ、Ｓ磁極面が電機子コイル面に対向するマグネッ
   ト回転子と、基板上に埋設され、電機子コイルと所要の
   結線が行なわれ、ホール素子がマグネット回転子の電気
   角で９０度の巾のＮ、Ｓ磁極の部分と対向するように設
   けられたプリント基板と、マグネット回転子の位置を検
   出して１相の位置検知信号を発生する前記したホール素
   子と、位置検知信号により、電機子コイルの偶数番目の
   ものと奇数番目のものを交互に通電して、１方向のトル
   クを発生するように、前記したプリント基板上に配設さ
   れた通電制御回路とより構成されたことを特徴とする１
   相の半導体電動機。
4. （４）第（３）項記載の特許請求の範囲において、マグ
   ネット回転子の各磁極の中央部の電気角で７５度の部分
   の磁化曲線がほぼ平坦となる磁極を有することを特徴と
   する１相の半導体電動機。
5. （５）第（３）項記載の特許請求の範囲において、ホー
   ル素子の印加電圧の方向を正転し若しくは反転する制御
   回路を付設したことを特徴とする１相の半導体電動機。
6. （６）入力が０．５ワット以下の小出力の１相の半導体
   電動機において、電源正負端子間に接続された可変抵抗
   と固定抵抗の直列接続体ならびに該直列接続体と並列に
   接続された１相の半導体電動機の通電制御回路と、該制
   御回路と電源端子間に挿入されたトランジスタと、通電
   制御回路に並列に、又トランジスタに直列に接続された
   コンデンサと、前記した固定抵抗の電圧降下とコンデン
   サの充電電圧を比較して、前者が後者より大きいとき若
   しくは小さいときに対応して、ハイレベル、ローレベル
   の２つのモードの出力が得られるヒステリシス特性を有
   するオペアンプと、該オペアンプの出力により、前記し
   たトランジスタを制御して、コンデンサの充電電圧を設
   定された電圧の近傍に保持する電気回路とより構成され
   たことを特徴とする半導体電動機。
7. （７）入力が０．５ワット以下の小出力の１相の半導体
   電動機において、電源正負端子間に接続された可変抵抗
   と固定抵抗の直列接続体ならびに該直列接続体と並列に
   接続された１相の半導体電動機の通電制御回路と、電源
   正端子と該制御回路との間に挿入されたトランジスタな
   らびに電源負端子と該制御回路との間に挿入された電機
   子電流検出の為の低抵抗と、電源正端子に近い前記した
   可変抵抗に並列に接続されたコンデンサと、固定抵抗の
   電圧降下と前記した低抵抗の電圧降下を比較して、前者
   が後者より大きいとき若しくは小さいときに対応して、
   ハイレベル、ローレベルの２つのモードの出力が得られ
   るヒステリス特性を有するオペアンプと、該オペアンプ
   の出力により、前記したトランジスタを制御して電機子
   電流を設定した値に保持して制御する電気回路と、前記
   した通電制御回路と低抵抗の直列接続体に逆接続された
   ダイオードとより構成されたことを特徴とする１相の半
   導体電動機。