WO1993001644A1 - Flat coreless dc motor - Google Patents

Description

明 糸田 偏平なコァレス直流電動機 技術分野

本発明は、 偏平な構成が必要となるすべての産業機器の動力源と して利用され、 特に高速度で高 トルクが必要な場合に利用されるコ ァレス直流電動機に関する。 背景技術

従来、 偏平なコアレス直流電動機と して、 本出願人による特公昭 5 8 - 2 6 2 6 3号公報及び特公昭 5 8 - 2 6 2 6 4号公報が提案 された。

コアレス直流電動機は偏平に構成できる利点があり、 上述したよ うに広い用途があり有効な技術となっている。

しかし反面に出力 トルクが小さ く 、 コアのある電動機と比較して 同じ体積で出力 トルクは 1 / 3位となる。 出力 トルクを増大する為 にコイルの巻数を多く すると細線を使用するこ とになり、 効率が劣 化する不都合がある。 コアレス直流電動機は巻線のスペースが小さ く 、 これを大き く しょう とすると、 軸方向の界磁磁極の空隙長が大 き く なり界磁磁界が減少して出力 トルクが減少するので、 巻線のス ペースは小さ く 限定されるので上述した不都合が発生する。

偏平でブラシレス、 コアレスの直流電動機は、 周知で、 フロ ッ ピ デスク、 ハー ドデスクその他の駆動源と して利用されているが、 次 に述べる問題点となる解決すべき課題がある。

第 1 の課題と しては、 扇型の電機子コイルを貫揷するマグネッ 卜 回転子の磁極の磁束を閉じる為に電機子コイルの裏面に貼着する磁 性体と して、 軟鋼板若しく は珪素鋼平板が使用されているが、 鉄損 と銅損が多く毎分 6 0 0回転位までしか使用できなく 、 効率も劣化 し用途に制限がある。

高速回転とする為に、 磁性体を除去すると出力 トルクが減少する ので特殊な用途に限定される問題点がある。

第 2の課題と しては、 上述した理由によ り効率が劣化する。

第 3の課題と しては、 偏平に構成できるこ とは利点である力 ^s、 よ り偏平でしかも量産に適した構成とする必要があり、 これが問題点 となっている。

そこで本発明は、 出力 トルクが大き く 、 高速で高効率で、 量産の 容易なコアレス直流電動機を提供するこ とを目的とする。 発明の開示

本発明は、 円環状の固定界磁でマグネッ ト と、 円板状の回転電機 子と、 電機子電流を制御する整流子と、 刷子と、 を備えた偏平な 3相直流電動機において、

扇型に整列巻きされると と もに トルクに有効なコイル部分の挟角 が電気角で 1 8 0度よ り大き く された偏平な電機子コイルと、 該電 機子コィルを放射状に外側部が互いに隣接して平面内に等しいピッ チで 6個配設してプラスチッ クに埋設固定した該円板状の回転電機 子と、 によ り構成されたものである。

さ らに、 本発明は、 円板状の固定電機子と、 円環状の界磁マグ ネッ 卜を有するマグネッ 卜回転子と、 該マグネッ 卜回転子の界磁磁 極の位置を検出して電機子電流を制御する電機子電流制御装置と、 を備えた偏平な 3相ブラシレス直流電動機において、

扇型に整列巻きされると と もに トルクに有効なコイル部の挟角力 電気角で 1 8 0度よ り大き く された偏平な電機子コイルと、 該電機 子コイルを放射状に外側部を互いに隣接して平面内に等しいピッチ で 6個配設し、 片面に磁路となる鉄損の僅少な円板状の磁性体を貼 着してプラスチッ クに埋設固定した該円板状の固定電機子と、 によ り構成されたものである。

さらに、 本発明は、 N， S磁極 4個が配設された円環状の固定界 磁マグネッ ト と、 円板状の回転電機子と、 電機子電流を制御する整 流子と、 刷子と、 を備えた偏平な 3相直流電動機において、

扇型に整列巻きされると と もに トルクに有効なコィル部分の挟角 が電気角で 1 8 0度よ り大き く された偏平な電機子コイルと、 該電 機子コイルを放射状に外側部が互いに隣接して平面内に等しいピッ チで 3個配設してプラスチッ クに埋設固定した該円板状の回転電機 子と、 によ り構成されたものである。

さらに、 本発明は、 円板状の固定電機子と、 N， S磁極 4個が配 設された円環状の界磁マグネッ 卜を有するマグネッ 卜回転子と、 該 回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子電流を制御する電機子電 流制御装置と、 を備えた偏平な 3相ブラ シレス直流電動機におい て、

扇型に整列巻きされると と もに トルクに有効なコイル部の挟角が 電気角で 1 8 0度よ り大き く された偏平な電機子コイルと、 該電機 子コイルを放射状に外側部を互いに隣接して平面内に等しいピッチ で 3個配設し、 片面に磁路となる鉄損の僅少な円板状の磁性体を貼 着してブラスチッ クに埋設固定した該円板状の固定電機子と、 によ り構成されたものである。

さ ら に、 本発明は、 平板状の固定電機子と 、 円環状に 2 n個 ( nは正整数） の N , S磁極が配設された界磁マグネッ 卜を有する マグネッ 卜回転子と、 該回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子 電流を制御する電機子電流制御装置と、 を備えた偏平な複数相ブラ シレス直流電動機において、

扇型に捲回される と と もに トルクに有効な導体部の挟角がマグ ネッ 卜回転子の磁極の挟角よ り設定された角度だけ大き く された偏 平な電機子コイルと、 該電機子コイルを平面内に放射状に互いに離 間して等しいピッチで重畳するこ となく 、 また、 コイルの占有する 体積が大き く なるように配設し、 該マグネッ ト回転子との対向面の 反対側の面に該マグネッ ト回転子の磁路を閉じるように、 珪素鋼薄 板を渦巻状に捲回して作られた円環状の磁性体を貼着してプラス チッ クに埋設固定した平板状の固定電機子と、 によ り構成されたも のである。

次に、 本発明は、 平板状の固定電機子と、 円環状に 2 n個 （ nは 1〜 4 ) の N , S磁極が配設された界磁マグネッ トを有するマグ ネッ 卜回転子と、 該マグネッ 卜回転子の界磁磁極の位置を検出して 電機子電流を制御する電機子電流制御装置と、 を備えた偏平な複数 相ブラシレス直流電動機において、

カ ップ状の第 1 の外筐と、 該外筐の開口部外周面に、 外周部が固 着された平坦な底面を有する軟鋼製の第 2 の外筐と、 該第 1 ， 第 2の外筐の底面中央部に設けた転動軸受によ り回動自在に支持され た回転軸と、 第 1 の外筐の内側において、 回転軸に中央部が固定さ れた軟鋼円板に貼着された円環状の該マグネッ 卜回転子と、 扇型に 捲回されると ともに トルクに有効な導体部の挟角が該マグネッ 卜回 転子の磁極の挟角にほぼ等しい偏平な電機子コイルと、 該電機子コ ィルを平面内に放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳しない ように配設し、 片面に該マグネツ 卜回転子の磁路を閉じるように、 珪素鋼薄板を渦巻状に捲回して作られた円環状の磁性体を貼着して プラスチッ クに埋設固定した平板状電機子を該第 2の外筐内側面に 固着した該固定電機子と、 該第 2の外筐の外側面において、 回転軸 に中央部が固定された軟鋼円板と、 該軟鋼円板に貼着された円環状 のマグネッ 卜 と、 該マグネッ 卜は回転軸方向に N， S磁極に着磁さ れ、 その磁路開放端が僅かな空隙を介して該第 2の外筐外側面と対 向し、 該マグネッ 卜回転子と該円環状の磁性体とによる磁気吸引力 を、 該円環状のマグネッ ト と該第 2の外筐とによる磁気吸引力によ り打消す手段と、 よ り構成されたものである。

さ ら に、 本発明は、 平板状の固定電機子と 、 円環状に 2 n個 ( nは偶数） の N， S磁極が配設された界磁マグネッ 卜を有するマ グネッ 卜回転子と、 該回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子電 流を制御する電機子電流制御装置と、 を備えた軸方向空隙型の 3相 ブラ シレス直流電動機において、

扇型の形状で偏平に捲回されると と もに トルクに有効な導体コィ ル部の挟角がほぼマグネッ ト回転子の磁極巾に等し く された電機子 コイルと、 厚さが 0 . 1 ミ リ メー トル位以下の珪素鋼薄板を渦巻状 に捲回した偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3 Z 2 ) n個 を放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となく該円環 状磁性体面に配設固着し、 電機子コィル間の所要の配線を行ない所 要の端子を側面に導出してブラスチッ クに両者を埋設した円環状の 固定電機子と、 鉄基板のプリ ン ト配線のあるプリ ン ト板上に円環状 の固定電機子を固着して所要の配線を行なう手段と、 固定電機子の 中央空孔部分に設けた軸受によ り回動自在に支持されると と もにマ グネッ 卜回転子の磁極面が僅かな空隙を介して電機子コイル面と対 向するようにマグネッ 卜回転子に固定された回転軸と、 によ り構成 されたものである。

さ ら に、 本発明は、 平板状の固定電機子と 、 円環状に 2 n個 ( nは偶数） の N， S磁極が配設された界磁マグネッ トを有するマ グネッ ト回転子と、 該マグネッ ト回転子の界磁磁極の位置を検出し て電機子電流を制御する電機子電流制御装置と、 を備えた軸方向空 隙型の 3相ブラシレス直流電動機において、

扇型の形状で偏平に捲回されると と もに トルクに有効な導体コィ ル部の挟角がほぼマグネッ ト回転子の磁極巾に等し く された電機子 コイルと、 厚さが 0 . 1 ミ リメー トル位以下の珪素鋼薄板を渦巻状 に捲回した偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3 Z 2 ) n個 を放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となく該円環 状磁性体面に配設固着し、 該電機子コィル間の所要の配線を行ない 所要の端子を側面に導出してプラスチッ クに両者を埋設した円環状 の該固定電機子と、 該固定電機子の中央空孔に固定された軸受によ り回動自在支持されると と もにマグネッ ト回転子の磁極面が僅かな 空隙を介して電機子コイル面と対向するようにマグネッ ト回転子に 固定された回転軸と、 によ り構成されたものである。

さ ら に、 本発明は、 平板状の固定電機子と 、 円環状に 2 n個 ( nは偶数） の N， S磁極が配設された界磁マグネッ トを有するマ グネッ ト回転子と、 該回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子電 流を制御する電機子電流制御装置と、 を備えた軸方向空隙型の 3相 ブラ シレス直流電動機において、

扇型の形状で偏平に捲回されると と もに トルクに有効な導体コィ ル部の挟角がほぼマグネッ 卜回転子の磁極巾に等しく された電機子 コイルと、 厚さが 0 . 1 ミ リメー トル位以下の珪素鋼薄板を渦巻状 に捲回すると と もにその内側に同じ厚さのプラスチッ ク円環が装着 された偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3 Z 2 ) x n個を 放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となく該円環状 磁性体面に配設固着し、 該電機子コイル間の所要の配線を行ない所 要の端子を側面に導出してプラスチックに両者を埋設した円板状の 固定電機子と、 該固定電機子の外周部において、 隣接する該電機子 コイルの中間に載置されて、 該界磁マグネッ 卜の磁極に対向する 3個の磁電変換素子よ りなる位置検知装置と、 該固定電機子の外周 部に載置され、 該マグネッ ト回転子の回転速度に比例する電気信号 を得る回転速度検知装置と、 該固定電機子の外周部下面に設けた円 環状の凹部にプリ ン 卜基板の円孔外周を嵌着固定する手段と、 プリ ン 卜基板上のブリ ン 卜配線と該電機子コイルよ りの導出端子、 3個 の位置検知用の該磁電変換素子の導出端子及び該回転速度検知装置 の導出端子との間の接続配線を行なう手段と、 該固定電機子の中央 空孔に設けた軸受によ り回動自在に支持されると と もに該マグネッ 卜回転子の磁極面が僅かな空隙を介して該電機子コイル面と対向す るように該マグネッ ト回転子に固定された回転軸と、 によ り構成さ れたものである。

さ ら に、 本発明は、 平板状の固定電機子 と 、 円環状に 2 n個 ( nは偶数） の N， S磁極が配設された界磁マグネッ 卜を有するマ グネツ 卜回転子と、 該マグネツ ト回転子の界磁磁極の位置を検出し て電機子電流を制御する電機子電流制御装置と、 を備えた軸方向空 隙型の 3相ブラシレス直流電動機において、

扇型の形状で偏平に整列巻きされると と もに トルクに有効な導体 コイル部の挟角がほぼマグネッ ト回転子の磁極巾に等し く された電 機子コイルと、 厚さが 0 . 1 ミ リメー トル位以下の珪素鋼薄板を渦 巻状に捲回すると と もにその内側に同じ厚さのプラスチッ ク円環が 装着された偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3ノ 2 ) X n個を放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となく該 円環状磁性体面に配設固着し、 該固着面と反対の面に円環状の薄い プラスチッ ク基板の第 1 のプリ ン ト基板を同軸に固着して、 該電機 子コイル， 該円環状磁性体及び該第 1 のプリ ン 卜基板がプラスチッ クに埋設成型された円板上の該固定電機子と、 該固定電機子の所定 の位置において該第 1 のプ リ ン 卜基板に載置されて、 該界磁マグ ネッ 卜の磁極に対向する 3個の磁電変換素子よ りなる位置検知装置 と、 該界磁マグネッ 卜の外周面に等しいピッ チで細分化されて磁化 された N， S磁極に対向して該第 1 のプリ ン 卜基板の外側円周面に そってジグザグ状に該 N， S磁極と同じ ピ チで設けられたプリ ン ト配線の誘導出力によ り回転速度に比例した周波数の電気信号を得 る回転速度検知装置と、 該固定電機子の外周部下面に設けた円環状 の凹部に第 2のプリ ン ト基板の円孔外周を嵌着固定する手段と、 該 電機子コイル、 3個の該磁電変換素子及びジグザグ状のプリ ン 卜配 線の該第 1 のプリ ン 卜基板の出入力端子を該第 2のプリ ン ト基板の 所要端子に接続配線を行なう手段と、 該固定電機子の中央空孔に固 定された軸受によ り回動自在支持されると と もに該マグネッ ト回転 子の磁極面が僅かな空隙を介して該電機子コイル面と対向するよう に該マグネツ ッ ト回転子に固定された回転軸と、 によ り構成された ものである。

さ ら に、 本発明は、 平板状の固定電機子と 、 円環状に 2 η個 ( ηは偶数） の Ν , S磁極が配設された界磁マグネッ トを有するマ グネッ 卜回転子と、 該マグネッ 卜回転子の界磁磁極の位置を検出し て電機子電流を制御する電機子電流制御装置と、 を備えた軸方向空 隙型の 3相ブラシレス直流電動機において、

扇型の形状で偏平に整列巻きされると ともに トルクに有効な導体 コイル部の挟角がほぼマグネッ ト回転子の磁極巾に等し く された電 機子コイルと、 厚さが 0 . 1 ミ リメー トル位以下の珪素鋼薄板を渦 巻状に捲回すると ともにその内側に同じ厚さのプラスチッ ク円環が 装着された偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3 / 2 ) X η個を放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となく該 円環状磁性体面に装着するときに、 円環状の薄いプラスチッ ク基板 の第 1 のプリ ン 卜基板を同軸に挟持して両者を固着し、 該電機子コ ィル、 該円環状磁性体及び該第 1 のプリ ン ト基板をプラスチッ クに 埋設成型した円板状の固定電機子と、 該固定電機子の所定の位置に 載置されて、 該界磁マグネッ 卜の磁極に対向する 3個の磁電変換素 子よ りなる位置検知装置と、 該固定電機子と該界磁マグネッ トの外 周部に設けられた回転速度検知装置と、 該固定電機子の外周下面に 設けた円環: (犬の凹部に第 2 のプリ ン 卜基板の円孔外周を嵌着固定す る手段と、 該電機子コイル， 3個の該磁電変換素子及び該回転速度 検知装置の該第 1 のプリ ン 卜基板の出入力端子を該第 2のプリ ン 卜 基板の所要端子に接続配線を行なう手段と、 該固定電機子の中央空 孔に固定された軸受によ り回動自在支持されると と もに該マグネッ 卜回転子の磁極面が僅かな空隙を介して該電機子コイル面と対向す るように該マグネッ ト回転子に固定された回転軸と、 によ り構成さ れたものである。

従来の偏平なコアレス直流電動機の扇型のコイルの トルクに有効 な コ イ ル部の挟角 は図 3 の点線 B ， C で示す よ う に電気角で 1 8 0度となっているので、 図 3の点線 2 a— 3 に示されるよ うに コイル巾が小さい。 本発明の手段によると、 コイル 2 aに示される ようにコイル巾が広く なり 2倍位となる。

従来例のコイル巾は矢印 Fで、 又、 本発明のコイル幅は矢印 Eで 示されている。 本発明の手段によると コイルの巻かれている空間が 2倍位となる。 従って効率良く 出力 トルクを 2倍位 するこ とので きる作用がある。

整列巻きされ、 図 3のよ う に各コイルの外側は隣接しているの で、 3個のコイルを配設して、 円板状にプラスチッ ク材によ り成型 するこ とが容易となる利点がある。 トルクに有効なコイル部の挟角 が 1 8 0度を越える （本実施例では電気角で （ 1 8 0度 + 6 0 ) 度 となっている。 ） 従ってコイルの導体は、 径方向 （点線 B , Cの方 向） に対して機械角で 1 0度位傾く ので、 トルクが減少するが傾角 が小さいので問題はない。

電機子コイルの裏面に、 マグネッ 卜回転子の磁極による磁束の磁 路を閉じる手段と して次に述べる磁性体が使用される。

5 0 ミ クロ ン位に圧延された珪素鋼板を渦巻状に巻いてロール状 と し、 このと きに接着剤を塗付して固化する。 次にカ ツ 夕によ り厚 さ数ミ リ メー トルに切断して、 円環状の磁性体とする。

かかる磁性体を電機子コイルの裏面に貼着して磁路と し、 両者を ブラスチッ ク材に埋設固化して固定電機子を構成する。

従って、 鉄損が著し く小さ く なり、 効率良く 高速回転が可能とな り第 1 の課題を解決する作用がある。 固定電機子を載置する外筐 を軟鋼製と し、 回転軸に軟鋼円板の中央部を固定し、 これに、 円環 状のマグネッ 卜を貼着する。 マグネッ 卜の磁路開放端は僅かな空隙 を介して外筐外側面に対向せしめられる。 マグネッ トは軸方向に K , S磁極に着磁される。

以上の構成なので、 マグネッ 卜回転子とその磁路を閉じる為の磁 性体との間の磁気吸引力は、 外筐と円環状のマグネッ 卜 との間の磁 気吸引力と反対方向となり、 軸受の軸方向の圧力を軽減するこ とが できる。 従って第 2の課題を解決する作用がある。

渦巻状に珪素鋼薄板を捲回し、 これをカ ツタで切断して円環状の 磁性体を作る手段と して、 図 2 3 , 図 2 4にっき後述する手段が採 用されるので、 円環状で薄い磁性体を量産するこ とができる。 この 磁性体と電機子コイルを 1 体化してプラスチッ クモール ドを行なう こ とによ り、 偏平な固定電機子を構成するこ とができるので、 電動 機をよ り偏平で量産の容易な構成とするこ とができる。

電機子コイルとその貫揷磁束の磁路となる円環状磁性体を埋設し てプラスチッ ク成型によ り作られた円板状の固定電機子の構成と なっている。 又必要あれば成型時に第 1 のプリ ン 卜基板を電機子コ ィルの上面若しく は裏面に固着する。 固定電機子の下面には第 2の プリ ン 卜基板が固定されている。

第 2のプリ ン 卜基板の所要の端子と第 1 のプリ ン 卜基板の電機子 コイルその他の部材の出入力端子との接続配線を行なう こ とによ り 固定電機子が構成される。 マグネッ ト回転子の軸受も固定電機子 に設けられている。

以上の構成なので、 量産と偏平化が容易となり第 3の課題を解決 する作用がある。 本発明は、 以上説明したように、 従来のコアレス偏平型の直流電 動機よ り同じ体積で 2倍以上の出力 トルクが得られ、 しかも高い効 率が得られる。

さらに、 本発明は、 電機子コイルの構成を変更するこ とによ り、 周知の重ね巻きコイルと比較して、 量産が容易で出力 トルクが大き く 、 効率の良好でしかも廉価な電動機を得るこ とができる。

さらに、 マグネッ ト回転子の磁束の磁路を閉じる手段と して、 珪 素鋼薄板を渦巻状に捲回し、 これをカ ツ 夕で所定の厚さに切断した 渦巻状に巻かれた磁心となる磁性体を使用したので、 出力 トルクが 増大し、 鉄損が著し く 減少するので高速度高効率の偏平な直流電動 機を得るこ とができる。

さらに、 電機子コイルの構成を変更するこ とによ り、 周知の重ね 巻きコイルと比較して、 量産が容易で出力 トルクが大き く 、 効率の 良好でしかも廉価な電動機を得るこ とができる。 又大きい出力の場 合には、 マグネッ ト回転子と磁心との間の大きい磁気吸引力を打消 す手段が採用されているので軸受の耐用時間が延長される。

さ らに、 渦巻状に捲回した磁性体 2 1 上に電機子コイルを貼着 し、 両者をプラスチッ ク成型によ り平板状の固定電機子を構成した ので、 電動機を偏平に しかも量産に適したものとするこ とができ る。 又図 3 に示す電機子コイルの構成とするこ とによ り、 出力 卜 ルクを増大するこ とができる。

さらに、 隣接する電機子コイルの中間の外側に、 マグネッ 卜回転 子の位置検出のホール素子 3個を載置して位置検知信号を得ている ので、 ホール素子の装置が容易で、 その配線工程も簡素化される。

さ らに、 プリ ン 卜基板の空孔に本発明装置を嵌着固定できるの で、 フロ ッ ピデスク装置等の組立を容易と し、 偏平な装置を得るこ とができる。 図面の簡単な説明

図 1 は、 界磁マグネッ ト と電機子コイルの展開図、 図 2は、 位置 検知信号のタイムチャー ト 、 図 3 は、 電機子コイルの配設の説明 図、 図 4は、 整流子と刷子を有する本発明装置の断面図、 図 5は、 回転電機子の平面図、 図 6は、 界磁磁極の平面図、 図 7は、 本発明 装置のブラ シレス直流電動機の断面図、 図 8は、 磁心 2 1 の平面 図、 図 9は、 界磁マグネッ ト と電機子コイルの展開図、 図 1 0は、 電機子コイルの配設の説明図、 図 1 1 は、 整流子と刷子を有する本 発明装置の断面図、 図 1 2は、 界磁磁極の平面図、 図 1 3は、 本発 明装置のブラシレス直流電動機の断面図、 図 1 4は、 界磁マグネッ 卜 と電機子コイ ルの展開図、 図 1 5 は、 マグネッ ト回転子の平面 図、 図 1 6は、 本発明装置の他の実施例の断面図、 図 1 7は、 位置 検知信号のタイムチャー ト、 図 1 8は、 本発明装置の実施例の断面 図、 図 1 9は、 固定電機子の平面図、 図 2 0は、 マグネッ ト回転子 の平面図、 図 2 1 は、 本発明装置の他の実施例の断面図、 図 2 2は、 図 2 1 の実施例の固定電機子の平面図、 図 2 3は、 渦巻状 に珪素鋼薄板を捲回する装置の説明図、 図 2 4は、 図 2 3の装置に よ り得られるロール状の珪素鋼薄板の斜視図、 図 2 5は、 磁性体 2 1 の斜視図、 図 2 6は、 本発明装置の実施例の断面図、 図 2 7 は、 固定電機子の平面図、 図 2 8は、 マグネッ ト回転子の平面図、 図 2 9は、 プリ ン 卜基板 2 2 aの平面図、 図 3 0は、 プリ ン 卜基板

2 2 cの平面図、 図 3 1 は、 本発明装置の他の実施例の断面図、 図

3 2は、 本発明装置の更に他の実施例の断面図、 図 3 3は、 ロール 巻きされた珪素鋼板の斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明を添付図面を参照してその実施例に基づいて説明す る。 以降の角度表示はすべて電気角とする。 図 1 は整流子と刷子を有する偏平なコアレス 3相直流電動機の界 磁マグネッ 卜 と電機子コイ ルの展開図である。

界磁マグネッ ト 1 は固定され、 N , S磁極 1 a , 1 b， … 8個で 構成される。 電機子コイル 2 a， 2 g (点線） ， 2 bはそれぞれ第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の電機子コイルとなるが、 本実施例装置では、 電機子コイル 2 gは右方の同相の電機子コイル 2 cで示す位置に移 動されている。 電機子コイル 2 d， 2 f についても上述した事情は 全く 同様である。 従って電機子コイル 2 a， 2 dは第 1 の相の電機 子コイルとな り、 電機子コイル 2 c， 2 f 及び電機子コイル 2 b， 2 e はそれぞれ第 2 ， 第 3の相の電機子コイルとなる。 第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の電機子コイル 2個は直列接続されているが並列でも よい。

本実施例は Y型結線となっているが△型結線でもよい。

. 整流子 4は 1 2個の整流片 4 a， 4 b , …によ り構成され、 刷子 5 a , 5 bが摺接し図示の直流電流正負極端子よ り供電されてい る。

端子 3 a， 3 b， 3 cは点線で示すように各整流片 4 a， 4 b , …に接続され、 電機子コイルと整流子 4は矢印 A方向に同期回転す る。

電機子コ イ ル 2 a ， 2 b …の ト ルク に有効な導体部の幅は 1 8 0度で、 それぞれ 6 0度離間している。

ブラシレス直流電動機の場合には、 界磁マグネッ ト 1 が回転し、 その磁極の位置をホール素子によ り検知して、 位置検知信号を得る 周知の手段が使用される。

図 2のタイムチャー トは上述した位置検知信号のタイムチャー ト である。

曲線 6 a， 6 b， …の幅は 1 2 0度で互いに 3 6 0度離間してい る。 曲線 7 a , 7 b， … と曲線 8 a， 8 b ， …は、 曲線 6 a , b， …よ りそれぞれ順次に 1 2 0度位相が遅れる。

曲線 9 a , 9 b , …は曲線 6 a， 6 b， …よ り位相力 1 8 0度遅 れ、 曲線 1 0 a , 1 0 b , ···， 曲線 1 1 a， l i b , …はそれぞれ 曲線 9 a， 9 b， …よ り 1 2 0度位相が順次に 1 2 0度遅れる。 周 δ 知の 3相 ト ラ ンジスタブリ ッ ジ回路によ り 、 電機子コイル 2 a，

2 dには、 曲線 6 a , 6 b， …と曲線 9 a , 9 b， …の幅だけ往復 して通 ¾ る。

電機子 コ イ ル 2 c ， 2 f には、 曲線 7 a ， 7 b ， … と 曲線 1 0 a , 1 0 b , …の幅だけ往復して通電する。 電機子コ イ ル 0 2 b， eには、 曲線 8 a， 8 b , …と曲線 1 1 a , l i b , …の幅 だけ往復して通電する。

以上の通電によ り、 界磁マグネッ ト 1 が回転するブラシレス直流 電動機となる。 本発明の思想は、 ブラシレスとブラシのあるものと に適用することができる。

5 最初に図 4にっき、 整流子と刷子のある電動機について詳細を説 明する。

軟鐧製の円板状の外筐 1 4 aの中心部の空孔にはボール軸受

1 3 aが嵌入され、 回転軸 1 2 が回動自在に支持される。 外筐

1 4 aの裏面には磁極 1 a , 1 eを有する円環状のマグネッ ト 1 力0 貼着される。

外筐 1 4 aを矢印 G方向よ り見た図が図 6 に示される。 磁 極 l a , 1 b， …は等しいピッチで N , S極に磁化され、 ボール軸受 1 3 aは空孔 1 4 cに装着され、 マグネッ 卜 1 は円環状に構成され る。

D 図 4 に戻 り 、 軟鋼製の外筐 1 4 b の中心部には、 ボール軸受 1 3 bが嵌入されて回転軸 1 2を支持する。

外筐 1 4 a , 1 4 bの外周部は図示のように締着される。

回転軸 1 2 には、 回転子 1 5 の中央部が固着される。 回転子 1

1 5は回転電機子となるもので、 その中央部には整流子 4が設けら れ、 整流子 4は回転子 1 5 と 同期回転し、 点線で示す刷子 5 a , 5 bは刷子保持具に支持され、 整流子面に摺接する。

図 5 は、 回転子 1 5 を矢印 H方向よ り みた図である。 回転子 1 5は円板状で図 3 にっき後述する電機子コイルを埋設して、 ブラ スチッ ク材によ り成型して作られる。 中央部 1 5 aは突出され、 こ の部分に整流子 4の下縁を含んで回転軸 1 2が埋設固定される。 外 周部も上方に突出される。 突出部 1 6は円板状の回転電機子 1 5を 補強する と と もに、 図 3 にっき後述するよ う に、 電機子コイルの外 周折曲部が埋設される。

図 3 において、 電機子コイル 2 a， 2 b， …は同じ形状の扇型の もので、 整列巻きされ巻線の占める空間が最大とな り、 形状も同一 の形状となっている。 巻線端子は省略して図示していないが、 所要 の結線が行なわれて整流子 4 との接続が行なわれている。

外側部の巻線 2 a— 2， 2 b— 2 ， …は トルクに無関係なので、 上方に折曲され、 折曲部 2 a— 1 ， 2 b— 1 が示される。 他の電機 子コイルについても上述した事情は全く 同様である。

トルクに有効な径方向のコイル部の挟角 （矢印 H ) は 1 8 0度よ り大き く され、 本実施例では （ 1 8 0 + 6 0 ) 度となっている。 従来の手段によると電機子コイルの トルクに有効なコイル部分は 径方向 （点線 B， Cの方向） となっている。 かかる手段による と、 電機子コイ ル 2 c — 3が構成され、 コイ ルの幅は矢印 Fの幅とな り、 本発明の手段による と コイル幅は矢印 Eの幅となり、 巻線数は ほぼ 2倍となる。

従って、 銅損を少なく し、 又出力 トルクを增大する作用効果があ る。 又各電機子コイルの外側面は隣接しているので、 電機子コイル の配設が容易となる。

卜ルク に有効なコ イ ル部は、 径方向 （点線 B， Cの方向） よ り 1 0度傾く ので 卜ルクが小さ く なる力 その減少分は小さいので問 題はない。

各電機子コイルを図示のように金型上に配設して、 整流子 4の下 緣と ともにプラスチッ ク成型するこ とによ り、 図 5の型状の回転電 機子を得ることができる。 図 5の外側突出部 1 6 には、 電機子コ ィル外側の折曲部 2 a — 1 ， 2 a — 2 ， …が埋設される。

折曲部 2 a — 1 ， 2 b — 1 ， …の高さを低く するためには、 2重に 折曲げるこ とができる。

一般の重ね巻き （ 5相程度） と して円板状に成型した回転子も市 場にある力 重ね巻きの文字の通り、 電機子コイルの外周部が重畳 して、 回転電機子の軸方向の厚さが増大する。 従って磁極と対向す る外筐 1 4 b間の空隙長を増大して磁界を弱く するので出力 トルク の減少若し く は銅損を増大する不都合がある。 又成型時に電機子コ ィルを所定の位置とするのに手数を要し量産に問題点がある。

本発明の手段による とかかる欠点がすべて除去される特徴があ る。

図 5の回転電機子 1 5の片面に 1 ミ リ メー トル位のプラスチッ ク 層が存在するように成型すると、 強度を増加できるので出力 ト ルク の大きい電動機の場合に有効な手段となる。 また、 図 3の電機子 コイル 2 a， 2 b , …の隣接部に空隙がない力 ^s、 小さい空隙を設け プラスチッ ク剤が流入固化するよ う にしても同じ目的が達成でき る。

次に本発明の手段をブラシレス直流電動機に適用した実施例を図 7の断面図に基づいて説明する。

外筐 1 4 a， 回転軸 1 2 , ボール軸受 1 3 aは図 4の同一記号の 部材と同じ構成となっている。 磁極 1 a , 1 eを有する円環状のマ グネッ 卜 1 は外筐 1 4 aよ り除去されて、 軟鋼円板 1 8の下面に貼 着される。 円板 1 8の中央空孔には金属板 1 8 aの外周部が嵌着さ れ、 金属板 1 8 aの中央部は回転軸 1 2 に固着される。

外筐 1 4 a， ボール軸受 1 3 bは図 4の同一記号のものと同じ構 成で、 外筐 1 4 a， 1 4 bの外周部はビスによ り締着される。

外筐 1 4 bの上面には、 部材 2 0， 2 1 を埋設してプラスチッ ク 材によ り成型された円環状の電機子が固着される。 打点部はプラス チッ ク材である。

部材 2 0は、 図 3 にっき前述した電機子コイル 2 a， 2 b , …の 配設された部分で、 これらを円環状の磁心 2 1上に貼着してプラス チッ ク成型が行なわれ、 成型円環 2 2 と して示される。

マグネ ッ ト 1 の磁極構成は図 6 にっき前述したマグネッ 卜 1 と同 じ構成となっている。

プラスチ ッ ク成型体 2 2 は、 外筐 1 4 bの上面に固着されてい る。

電機子コイ ル 2 a， 2 b ， …の外周部 2 a - 2 ， 2 b - 2 , … は、 図 3 に示すように上方に折曲されないで、 外側に延長されて全 体が平板状に形成される。

磁心 2 1 は、 マグネ ッ ト 1 の磁極 1 a， 1 b， …の磁束の磁路と なるので、 マグネ ッ 卜 1 の磁束は電機子コ イ ルを貫揷して磁心 2 1 によ り磁路が閉じられる。 回転軸 1 2 ， 円板 1 8， マグネッ 卜 1 の回転によ り、 磁心 2 1 には鉄損が発生する。 珪素鋼板を積層 する周知の手段は構成上採用できないので本発明装置では次に示す 手段が利用される。

第 1 の手段は、 珪素鋼板の粉末を容積比で 6 0 %位混入してブラ スチッ ク材によ り円環状に成型したものを使用する。 この場合には 磁気抵抗が 2倍位となるが、 小出力の電動機の場合には差支えな い

大出力の場合には、 次に説明する第 2の手段が採用される。

電動機の磁心となる珪素鋼板は厚さが 0 . 5 ミ リ メ一 卜 ルである 力 s、 更にロール圧延加工をして厚さを 1 1 0即ち 5 0 ミ クロ ン位 とする。 かかる珪素鋼板を渦巻状に接着剤を塗付して巻いてロール 状と して固化する。 固化されたロールを軸に垂直方向に力 ッ 夕によ り切断して、 所要の厚さの円環状の磁心と したものが図 7の磁心 2 1 である。

かかる磁心 2 1 によ り鉄損は厚さが 0 . 5 ミ リ メー トルものに比 較して 1 Z 1 0 0 とな り、 又渦巻状に巻く 作業が容易となる特徴が あ O o

従って大きい出力で回転速度の大きいこの種の電動機の磁心と し て最適のものとなる。

図 8 に磁心 2 1 を矢印 J方向よ り みた平面図が示され、 空孔 2 1 aが示される。

図 7にはホール素子を収納した支持体 1 9が示され、 円環状のブ ラスチッ ク成型体 2 2の上面に固定される。

ホール素子は 3個あるが 1個のみが示されている。 ホール素子は マグネッ ト 1 の外周の磁極 （ N， S磁極は界磁磁極 2 a， 2 b， … と同じ位相， 同じ数となっている。 ） に対向して位置検知出力が得 られ、 この出力から周知の手段によ り図 2のタイムチヤ一 卜に示さ れる各曲線の電気信号が得られるので、 前述したように 3相 卜ラ ン ジス夕プリ ッ ジ回路によ り、 図 7のマグネッ 卜 1 を含むマグネッ ト 回転子の出力 トルクが得られて、 偏平な 3相ブラシレス直流電動機 を得ることができる。 平板状の電機子とな り、 コイ ルの占める体積 比の大きい電機子が得られるので、 図 4の構成のものと同様に大き い トルク出力と高い効率の得られる作用効果がある。

大出力の電動機の場合には、 マグネ ッ 卜 1 が大型とな り 、 磁心 2 1 との間の軸方向の磁気吸引力が大き く なるので、 ボール軸受 1 3 bの耐用時間が短く な り又摩擦損失を増大する。 これを防止す る為に次に説明する手段が採用される。 金属板 2 3 aは回転軸 1 2 に固定され、. その外周には軟鋼円板 2 3が嵌着される。 軟鋼円板 2 3 の上面には円璟状のマグネ 、ソ 卜 2 が貼着され、 マグネッ 卜 2 4の上面は N極に 1 様に着磁され下 面は S極に一様に着磁される。

マグネッ 卜 2 4の上面は空隙を介して外筐 1 4 b と対向している ので、. 磁路は軟鋼円板 2 3 とその外周部及び外筐 1 4 bを介して閉 じられ、- 強い吸引力が発生して前記したボール軸受 1 3 bに対する 押圧力をキヤ ンセルする。

マグネ ッ 卜 2 4の磁束は外筐 〗 4 b (軟鋼製） を貫挿するが磁束 1 0 量が回転中に変化なく鉄損がないので、. 卜ルク損失はない。

徒って上述した不都合を除去するこ とができる。

図 9は整流子と刷子を有する偏平なコア レス 3相直流電動機の界 磁マグネッ 卜 と電機子コィルの展開図である。

界磁マグネッ ト 】 は固定され、 N , S磁極 1 a , l b , … 4個で I 構成される。 電機子コイル 2 a , 2 d (点線） ， 2 hはそれぞれ第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の電機子コイルとなるが、 本実施例装置では、 電機子コイル 2 dは右方の同相の電機子コイル 2 cで示す位置に移 動されている。 従って電機子コイル 2 aは第 1 の相の電機子コイル となり、 電機子コィル 2 c及び電機子コィル 2 bはそれぞれ第 2， 20 第 3の相の電機子コイルとなる。

本実施例は Y型結線となっている。

整流子 4は 6個の整流子片 4 a , 4 b， …によ り構成され、 刷子 5 a , 5 bが摺接し図示の直流電流正負極端子よ り供電されてい る。

5 端子 3 a , 3 b , 3 cは点線で示すよう に各整流片 4 a， 4 b , …に接続され、 電機子コイルと整流子 4は矢印 A方向に同期回転す る。

電機子コイル 2 a， 2 b…の トルクに有効な導体部の巾の中心の 角度は 1 8 0度で、 それぞれ 6 0度離間している。

ブラシレス直流電動機の場合には、 界磁マグネ ッ ト 1 が回転し、 その磁極の位置をホール素子によ り検知して、 位置検知信号を得る 周知の手段が使用される。

図 2のタイムチャー トは上述した位置検知信号のタイムチ ヤ一 卜 で、 上述の説明と同様であるためその説明を省略する。

次に図 1 1 にっき、 整流子と刷子のある電動機について詳細を説 明する。

軟鋼製の円板状の外筐 1 4 aの中心部の空孔にはボ一ル軸受 1 3 aが嵌入され、 回転軸 1 2 が回動自在に支持される。 外筐 1 4 aの裏面には磁極 1 a , 1 cを有する円環状のマグネッ 卜 1 が 貼着される。

外筐 1 4 aを矢印 G方向よ りみた図が図 1 2 に示される。 磁極 1 a， 1 b， …は等しいピッチで N， S極に磁化され、 ボール軸受 1 3 aは空孔 1 4 cに装着される。 マグネッ 卜 1 は円環状に構成 される。 図 1 1 に戻り、 軟鋼製の外筐 1 4 bの中心部には、 ボール 軸受 1 3 bが嵌入されて回転軸 1 2 を支持する。 外筐 1 4 a ， 1 4 bの外周部は図示のように締着される。

回転軸 1 2 には、 回転子 1 5 の中央部が固着される。 回転子 1 5は回転電機子となるもので、 その中央部には整流子 4が設けら れ、 整流子 4は回転子 1 5 と同期回転し、 点線で示す刷子 5 a， 5 bは刷子保持具に支持され、 整流子面に摺接する。

図 5は、 回転子 1 5を矢印 H方向よ りみた図、 その説明は図 1 の 実施例と共通するため省略する。

図 1 0 において、 電機子コイル 2 a , 2 b， …は同じ形状の扇型 のもので、 整列巻きされ巻線の占める空間が最大となり、 形状も同 一の形状となっている。 巻線端子は省略して図示していないが、 所 要の結線が行なわれて整流子 4 との接続が行なわれている。 外側部の巻線 2 a— 2 ， 2 b — 2 , …は トルクに無関係なので、 上方に折曲され、 折曲部 2 a— 1 ， 2 b— 1 と して示されている。 他の電機子コイル 2 cについても上述した事情は全く 同様である。

トルクに有効な径方向のコィル部の挟角 （矢印 H ) は 1 8 ◦度よ り大き く され、 本実施例では （ 1 8 0 + 6 0 ) 度となっている。 従来の手段によると電機子コィルの トルクに有効なコィル部分は 径方向 （点線 B， Cの方向） となっている。 かかる手段による と、 電機子コイルは点線 2 a— 3で示すものとな り、 コイルの巾は矢印 Fの巾 とな り 、 本発明の手段による と コイ ル巾は矢印 Eの巾 とな り、 巻線数はほぼ 2倍となる。

従つて、 銅損を少なく し、 又出力 トルクを増大する作用効果があ る。 又各電機子コイルの外側面は隣接しているので、 電機子コイル の配設が容易となる。 しかし各電機子コィルの外側部に 1 ミ リ メ一 トル位の空隙を設けて、 後述するように円板状の電機子と してブラ スチッ クモールドすると きに、 強度を保持せしめる場合もある。 又 電機子コイル 2 a， 2 b , 2 cの片面に厚さが 1 ミ リ メー トル位の プラスチッ ク層を設けてプラスチッ クモール ドを行なう と、 各電機 子コイ ルの外側空隙部を図 1 0 に示すよ う に零とするこ とができ る。

トルクに有効なコイル部は、 径方向 （点線 B , Cの方向） よ り機 械角で 1 0度位傾く ので トルクが小さ く なるが、 その減少分は小さ いので問題はない。

各電機子コイルを図示のように金型上に配設して、 整流子 4の下 縁と と もにプラスチッ ク成型するこ とによ り、 図 5の型状の回転電 機子を得るこ とができる。 図 5の外側突出部 1 6 には、 電機子コ ィル外側の折曲部 2 a— 1 ， 2 b - 1 , …が埋設される。 折曲部 の高さを低く する為には、 2重に折曲するこ と もできる。

一般の重ね巻き （ 5相程度） と して円板状に成型した回転子も市 場にある力 重ね巻きの文字の通り、 電機子コイ ルの外周部が重畳 して、 回転電機子の軸方向の厚さが増大する。 従って磁極と対向す る外筐 1 4 b間の空隙長を増大して磁界を弱く するので出力 トルク の減少若し く は銅損を増大する不都合がある。 又成型時に電機子コ ィルを所定の位置とするのに手数を要し量産に問題点がある。

本発明の手段による とかかる欠点がすべて除去される特徴があ る。

次に本発明の手段をブラシレス直流電動機に適用した実施例を図 1 3の断面図に基づいて説明する。

図 1 0に示される電機子コイル 2 0は円板状のプラスチッ ク成型 体である筐体 2 2の上面に埋設される。

筐体 2 2の中央空孔には金属円筒 1 3の下部が埋設固定され、 そ の内部には、 ボール軸受 1 3 a， 1 3 bが装着される。 ボール軸受 1 3 a , 1 3 bには、 回転軸 1 2が回動自在に支持される。

軟鋼円板 1 8の中央空孔には、 支持体となる金属円板 1 8 aが装 着され、 金属円板 1 8 aは回転軸 1 2 に固着される。

円板 1 8の下面には円環状のマグネ ッ 卜 1 が貼着されて回転軸 1 2 と同期回転するマグネッ 卜回転子を構成する。

電機子コ イ ル 2 0 と と も に磁路と なる磁性体磁心 2 1 が筐体 2 2に埋設され、 打点部はプラスチッ ク材を示している。

マグネッ 卜 1 の磁極構成は図 1 2 にっき前述したマグネッ 卜 1 と 同じ構成となっている。

プラスチッ ク成型体 2 2 に埋設された電機子コイル 2 a， 2 b , …の外周部 2 a — 2 ， 2 b — 2 ， …は、 図 1 0に示すよう に上方に 折曲されないで、 外側に延長されて全体が平板状となっている。

磁心 2 1 は、 マグネッ ト 1 の磁極 1 a， 1 b， …の磁束の磁路と なるので、 マグネ ッ ト 1 の磁束は電機子コイ ルを貫揷し て磁心 2 1 によ り磁路が閉じ られる。 回転軸 1 2 ， 円板 1 8， マグネッ 卜 1 の回転によ り、 磁心 2 1 には鉄損が発生する。 珪素鋼板を積層 する周知の手段は構成上採用できないので本発明装置では次に示す 手段が利用される。

第 1 の手段は、 珪素鋼板の粉末を容積比で 6 0 %位混入してブラ スチッ ク材によ り円環状に成型したものを使用する。 この場合には 磁気抵抗が 2倍位となるが、 小出力の電動機の場合には差支えな い o

大出力の場合には、 次に説明する第 2の手段が採用される。

電動機の磁心となる珪素鋼板は厚さが 0 . 5 ミ リ メー トルである が、 更にロール圧延加工をして厚さを 1 / 1 0即ち 5 0 ミ クロ ン位 とする。 かかる珪素鋼板を渦巻状に接着剤を塗付して巻いてロール 状と して固化する。 固化されたロールを軸に垂直方向にカ ツ 夕によ り切断して、 所要の厚さの円環状の磁心と したものが図 1 3の磁心 2 1 である。

かかる磁心 2 1 によ り鉄損は厚さが 0 . 5 ミ リ メー トルものに比 較して 1 Z 1 0 0 となり、 又渦巻状に巻く作業が容易となる特徴が ある。

従って大きい出力で回転速度の大きいこの種の電動機の磁心と し て最適のものとなる。

図 8 に磁心 2 1 を矢印 J方向よ りみた平面図が示される。 空孔 2 1 aが示される。 図 1 3 の ホ ー ル素子 を収納 し た 支持体 1 9は、 円環状のプラスチッ ク成型筐体 2 2の上面に固定される。 ホール素子は 3個あるが 1個のみが示されている。 ホール素子は マグネッ ト 1 の外周の磁極 （ N， S磁極は界磁磁極 2 a， 2 b , … と同じ位相， 同じ数となっている。 ） に対向して位置検知出力が得 られ、 この出力から周知の手段によ り図 2のタイムチャー トに示さ れる各曲線の電気信号が得られるので、 前述したように 3相 卜 ラ ン ジスタブリ ッ ジ回路によ り、 図 1 3のマグネッ 卜 1 を含むマグネッ 卜回転子の出力 トルクが得られて、 偏平な 3相ブラシレス直流電動 機を得るこ とができる。 平板状の電機子となり、 コイルの占める体 積比の大きい電機子が得られるので、 図 1 1 の構成のものと同様に 大きい トルク出力と高い効率の得られる作用効果がある。

磁心 2 1 とマグネ ッ 卜回転子 1 の間には磁気吸引力が作用する が、 この吸引力はボール軸受 1 3 a， 1 3 bによ り摩擦損失なく受 けとめられている。

図 1 4はブラシレスで偏平なコアレス 3相直流電動機の界磁とな るマグネッ 卜回転子と電機子コイルの展開図である。

マグネッ ト回転子 1 は N , S磁極 1 a , 1 b , … 8個で構成され る。 電機子コイル 2 a , 2 g (点線） ， 2 bはそれぞれ第 1 ， 第 2 , 第 3の相の電機子コイルとなるが、 本発明装置では、 電機子コ ィル 2 gは右方の同相の電機子コイル 2 cで示す位置に移動されて いる。 電機子コイル 2 f についても上述した事情は全く 同様であ る。 従って電機子コイル 2 a， 2 dは第 1 の相の電機子コイルとな り、 電機子コイル 2 c， 2 f 及び電機子コイル 2 b， 2 eはそれぞ れ第 2 ， 第 3の相の電機子コイルとなる。 第 1 , 第 2 ， 第 3の相の 電機子コイル 2個は直列接続されているが並列でもよい。

本実施例ば Y型結線となつているが△型結線でもよい。

電機子 コ イ ル 2 a ， 2 b …の ト ルク に有効な導体部の 巾は 1 8 0度で、 それぞれ 6 0度離間している。

ブラシレス直流電動機の場合には、 界磁マグネッ 卜 1 が回転し、 その磁極の位置をホール素子によ り検知して、 位置検知信号を得る 周知の手段が使用される。

図 2のタイムチャー トは上述した位置検知信号のタイムチャー ト で、 上述の説明と同様であるためその説明を省略する。

図 2の位置検知信号の巾は 1 2 0度なので、 図 1 4の各電機子コ ィルも 1 2 0度の区間だけ通電される。 図 1 4 のブロ ッ ク回路 5は、 上述した電機子コ イ ルの通電を行な う為の周知の 3相 Y型通電の 卜 ラ ンジス夕プリ ッ ジ回路である。 ホール素子は図示していないが、 マグネッ 卜回転子 1 の各磁極の磁 束によ り出力信号の得られる 3個のホ一ル素子が使用される。

次に図 7にっき構成の詳細を説明する。

軟鋼製の力 'ソ プ状の外筐 1 4 aの中心部の空孔にはボ一ル軸受 1 3 aが嵌入され、 回転軸 1 2が回動自在に支持される。

外筐 1 4 aの内側面において、 回転軸 1 2 には円形の金属板 1 8 aが圧入して固定され、 その外周には、 軟鋼円板 1 8の中央部 が嵌着される。 軟鋼板 1 8はヨーク となるもので、 その下面には磁 極 1 a， 1 eを有する円環状のマグネッ 卜 1 が貼着されてマグネヅ ト回転子となっている。

該マグネ ッ 卜回転子を矢印 J方向よ りみた図が図 1 5 に示され る。

磁極 1 a , 1 b , … 8個が等しい ピ ッ チで配設され、 金属板 1 8 aは軟鋼板 1 8に固定され、 金属板 1 8 aは回転軸 1 2 に固定 される。 図 7に戻り、 軟鋼製の外筐 1 4 bの中心部には、 ボール 軸受 1 3 bが嵌入されて回転軸 1 2を支持する。

外筐 1 4 a , 1 4 bの外周部は図示のよう に締着される。

次に固定電機子の説明をする。

図 3 において、 電機子コイル 2 a， 2 b , …は同じ形状の扇型の もので、 整列巻きされ巻線の占める空間が最大とな り、 形状も同一 の形状となっている。 巻線端子は省略して図示していないが、 所要 の結線が行なわれて図 1 4のブロ ッ ク回路 5 との接続が行なわれて いる。

外側部の巻線 2 a — 2， 2 b — 2 ， …の部分は トルクに無関係な ので、 上方に折曲され、 折曲部 2 a — 1 ， 2 b — 1 が示されてい る。 他の電機子コイルについても上述した事情は全く 同様である。 トルクに有効な径方向のコイル部の挟角 （矢印 H ) は 1 8 0度よ り大きく され、 本実施例では （ 1 8 0 + 6 0 ) 度となっている。 従来の手段によると電機子コイルの トルクに有効なコイル部分は 怪方向 （点線 B， Cの方向） となっている。 かかる手段によると、 電機子コイルは点線 2 c — 3で示すものとなり、 コイルの巾は矢印 Fの巾となり、 本実施例の手段によるとコイル巾は矢印 Eの巾とな り、 巻線数はほぼ 2倍となる。

従って、 銅損を少なく し、 又出力 トルクを増大する作用がある。 又各電機子コイルの外側面は隣接しているので、 電機子コイルの配 設が容易となる。

トルクに有効なコイル部は、 径方向 （点線 B ， Cの方向） よ り 1 0度傾く ので トルクが小さ く なるが、 その減少分は小さいので問 題はない。

前述した点線で示す電機子コィル 2 c — 3の形状のものと しても 本発明を実施することができる。 この場合は出力 トルクが小さ く よ い電動機に適用されるものである。 又電機子コイルを整列巻きしな いで通常の巻線手段とするこ と もできる。 図 3の点線 2 a — 2 , 2 a— 3， …の外側部を上方に折曲した形状とする場合には、 整列 巻きでない方が巻線作業が容易となる。

図 7の外筐 1 4 bの上面には、 部材 2 0， 2 1 を埋設してプラス チッ ク材によ り成型された円環状の電機子が固着される。 打点部は プラスチッ ク材である。 部材 2 0は、 図 3 にっき前述した電機子 コイル 2 a , 2 b , …の配設された部分で、 これらを円環状の磁心 2 1 上に貼着してプラスチ ッ ク成型が行なわれ、 この成型円環 2 2が示される。

プラスチッ ク成型体 2 2 は、 外筐 1 4 bの上面に固着されてい る。

電機子コイル 2 a， 2 b， …の外周部は、 図 3 に示すよう に上方 に折曲されないで、 点線 2 a — 2 ， 2 b - 2 , …で示すよ う に外側 に延長されて全体が平板状となっている。

磁心 2 1 は、 マグネッ 卜 1 の磁極 1 a， 1 b， …の磁束の磁路と なるので、 マ グネ ッ ト 1 の磁束は電機子コ イ ルを貫挿し て磁心 2 1 によ り磁路が閉じられる。 回転軸 1 2 ， 円板 1 8， マグネッ 卜 1 の回転によ り、 磁心 2 1 には鉄損が発生する。 珪素鋼板を積層 する周知の手段は構成上採用できないので本発明装置では次に示す 手段が利用される。

電動機の磁心となる珪素鋼板は厚さが 0 . 5 ミ リ メー トルである が、 更にロール圧延加工をして厚さを 1 Z 1 0即ち 5 0 ミ クロ ン位 とする。 かかる珪素鋼板を渦巻状に接着剤を塗付して巻いてロール 状と して固化する。 固化されたロールを軸に垂直方向にカ ツ 夕によ り切断して、 所要の厚さの円環状の磁心と したものが図 5の磁心 2 1 である。

かかる磁心 2 1 によ り鉄損は厚さが 0 . 5 ミ リ メー トルものに比 較して 1 1 0 0 となり、 又渦巻状に巻く作業が容易となる特徴が ある。

従って大きい出力で回転速度の大きいこの種の電動機の磁心と し て最適のものとなる

図 8 に磁心 2 1 を矢印 J方向よ り みた平面図が示され、 空孔 2 1 aが示される。 図 7のホール素子を収納した支持体 1 9は、 円環状のプラスチッ ク成型体 2 2の上面に固定される。

ホール素子は 3個あるが 1 個のみが示されている。 ホール素子は マグネッ ト 1 の外周の磁極 （ N， S磁極は界磁磁極 2 a， 2 b , … と同じ位相， 同じ数となっている。 ） に対向して位置検知出力が得 られ、 この出力から周知の手段によ り図 2のタイムチャー ト に示さ れる各曲線の電気信号が得られるので、 前述したように 3相 卜 ラ ン ジス夕プリ ッ ジ回路によ り、 図 7のマグネッ ト 1 を含むマグネ ッ ト 回転子の出力 トルクが得られて、 偏平な 3相ブラシレスコア レ ス直 流電動機を得ることができる。 平板状の電機子とな り、 コイ ルの占 める体積比の大きい電機子が得られるので、 大きい トルク出力と高 い効率の得られる作用効果がある

大出力の電動機の場合には、 マグネ ッ 卜 1 が大型とな り 、 磁心 2 1 との間の軸方向の磁気吸引力が大き く なるので、 ボール軸受 1 3 bの耐用時間が短く な り又摩擦損失を増大する。 これを防止す る為に次に説明する手段が採用される。

金属板 2 3 aは回転軸 1 2 に固定され、 その外周には軟鋼円板 2 3が嵌着される。 軟鋼円板 2 3 の上面には円環状のマグネ ッ 卜 2 4が貼着され、 マグネッ 卜 2 4の上面は N極に 1 様に着磁され下 面は S極に一様に着磁される。

マグネッ ト 2 4の上面は空隙を介して外筐 1 4 b と対向している ので、 磁路は軟鋼円板 2 3 とその外周部及び外筐 1 4 bを介して閉 じられ、 強い吸引力が発生して前記したボール軸受 1 3 bに対する 押圧力を打消すことができる。

マグネッ ト 2 4の磁束は外筐 1 4 b (軟鋼製） を貫揷するが磁束 量が回転中に変化なく鉄損がないので、 トルク損失はない。

従って上述した不都合を除去することができる。

図 1 6 に示す実施例について次に説明する。 本実施例には、 図 7の軟鋼円板 2 3 とマグネ ッ ト 2 4が除去され、 又外筐 1 4 a , 1 4 b も除去されている。

従って大きい トルク出力のものはできないが、 軽 トルクで高速回 転のものを得るこ とができる特徴がある。 又構成が簡素化されよ り 偏平な電動機が得られる特徴がある。

図 1 6 において、 回転軸 1 2 , 金属円板 1 8 a , 軟鋼円板 1 8， マグネッ 卜 1 は図 7の同一記号の部材と同じでマグネッ ト回転子と なる。 電機子コイル 2 0は、 図 3 に示す電機子コイル 2 a， 2 b， …で ある。 外周の上方の突出部は、 図 3 の電機子コイ ル外側の折曲部 2 a — 1 ， 2 b— 1 ， … を示している。

図 7 と 同 じ く 珪素鋼薄板を渦巻状に巻いた磁心と なる磁性体 2 1 が示される。 磁性体 2 1 と電機子コイル 2 0を埋設して、 ブラ スチッ ク成型によ り、 円板状の固定電機子 2 2が構成される。 打点 部がプラスチッ ク部である。

固定電機子 2 2の中央には、 、 金属円筒 1 4が埋設され、 その内 側には、 ボール軸受 1 3 a , 1 3 bが揷入固定される。

回転軸 1 2は、 ボール軸受 1 3 a， 1 3 bによ り 回動自在に支持 され、 又マグネッ 卜 1 の下方の磁気吸引力の推力受も兼ねている。 ホール素子 1 9は、 図 7の同一記号のものと同じ作用効果のある もので位置検知信号が得られる。

上述した構成なので、 図 7の場合と同様に電機子コイルの通電に よ り、 マグネッ ト回転子 1 8 , 1 の回転する偏平なブラシレスでコ アレスの直流電動機が得られる。

磁性体 2 1 の鉄損が著し く小さいので、 高速で高効率の電動機が 得られる作用効果がある。

図 7， 図 1 6の実施例は、 図 3の電機子コイル 6個の構成である 、 電機子コイルを 3個と しても実施できる。 この場合には出力 卜 ルクが減少するが、 構成が簡素化されるので、 小型小出力の場合に 有効な技術となる。

次に図 1 4についてその説明をする。

マグネ ッ ト回転子 1 は N， S磁極が 4個となる。 従つて点数 Dよ り右方の磁極と電機子コ イ ルが除去され、 電機子コ イ ル 2 a ， 2 b， 2 cは 3個となり Y結線となる。 図 3の電機子コイ ルの配 設も変更され、 電機子コイル 2 a , 2 b， 2 cの扇型のコイルの挟 角は機械角で 9 0度となる。 電気角では 1 8 0度となる。 図 1 5のマグネッ 卜回転子も磁極は 4個となり、 各磁極巾は機械 角で 9 0度となる。 上述したマグネッ 卜回転子と固定電機子によ り、 図 7若し く は図 1 6の構成とするこ と によ り本発明を実施する ことができる。

以上の実施例は 3相の直流電動機の場合であるが、 本発明の技術 は、 1 相若し く は 2相のブラシレス、 コアレス直流電動機にも適用 である。 1 相の場合には、 例えばマグネ ッ 卜回転子を 4個の N， S磁極と し、 電機子コイルの挟角が 9 0度のものを 4個放射状に配 設し、 その片面に図 8の磁性体 2 1 を貼着して平面状のプラスチッ ク材に埋設固定して固定電機子を構成する。 マグネ ッ 卜回転子し固 定電機子によ り図 1 6の構成とするこ とによ り本発明の目的が達成 される。

図 1 4はブラシレスで偏平なコアレス 3相直流電動機の界磁とな るマグネッ ト回転子と電機子コイルの展開図である。

マグネッ ト回転子 1 は N， S磁極 1 a , 1 b， … 8個で構成され る。 電機子コイル 2 a， 2 g (点線） ， 2 bはそれぞれ第 1 ， 第 2 , 第 3の相の電機子コイルとなるが、 本発明装置では、 電機子コ ィル 2 gは右方の同相の電機子コイル 2 cで示す位置に移動されて いる。 電機子コイル 2 f についても上述した事情は全く 同様であ る。 従って電機子コイル 2 a， 2 dは第 1 の相の電機子コイルとな り、 電機子コイル 2 c， 2 f 及び電機子コイル 2 b， 2 eはそれぞ れ第 2 ， 第 3の相の電機子コイルとなる。 第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の 電機子コイル 2個は直列接続されているが並列でもよい。

本実施例は Y型結線となっている。

電機子コイル 2 a , 2 b…の トルクに有効な導体部の巾は磁極 1 a , l b， …の巾と等し く 1 8 0度で、 それぞれ 6 0度離間して いる o

ブラシレス直流電動機の場合には、 界磁マグネッ ト 1 が回転し、 その磁極の位置をホール素子によ り検知して、 位置検知信号を得る 周知の手段が使用される。

図 1 7のタイムチヤ一 トは上述した位置検知信号のタイムチヤ一 卜である。 曲線 6 a， 6 b， …の巾は 1 2 0度で互いに 3 6 0度離 間している。 曲線 7 a , 7 b , …と曲線 8 a , 8 b， …は、 曲線 6 a , 6 b， …よ りそれぞれ順次に 1 2 0度位相がおく れる。 曲 線 9 a ， 9 b ， …は曲線 6 a ， 6 b ， …よ り位相力 1 8 0度お く れ、 曲線 1 0 a， 1 0 b , …， 曲線 1 1 a , l i b , …はそれぞれ 曲線 9 a， 9 b， …よ り 1 2 0度位相が順次に 1 2 0度おく れる。 周知の 3相 トラ ンジスタブリ ッ ジ回路によ り、 電機子コイル 2 a， 2 dには、 曲線 6 a， 6 b， …と曲線 9 a， 9 b， …の巾だけ往復 して通電する。

電機子 コ イ ル 2 c ， 2 f には、 曲線 7 a ， 7 b ， … と 曲線 1 0 a , 1 0 b ， …の巾だけ往復して通電する。 電機子コ イ ル 2 b， 2 e には、 曲線 8 a， 8 b， …と曲線 1 1 a， l i b , …の 巾だけ往復して通電する。

以上の通電によ り、 界磁マグネッ ト 1 が回転するブラシレス直流 電動機となる。

図 1 7の位置検知信号の巾は 1 2 0度なので、 図 1 4の各電機子 コイルも 1 2 0度の区間だけ通電される。

図 1 4のブロ ッ ク回路 5は、 上述した電機子コイルの通電を行な う為の周知の 3相 Y型通電の ト ラ ンジスタプリ 、ソ ジ回路である。 ホール素子は図示していないが、 マグネッ 卜回転子 1 の各磁極の磁 束によ り出力信号の得られる 3個のホール素子が使用される。

次に図 1 8にっき構成の詳細を説明する。

図 1 8は 2倍図となっている。 鉄基板のブリ ン 卜板 1 4の一部が 示されている。 その上面にプリ ン ト配線が行なわれて、 電機子コィ ルの通電制御回路部品が載置されているが省略して図示していな い o

基板 1 4の中央空孔には金属円筒 1 4 aが固着され、 その内部に ボール軸受 1 3 a， 1 3 bが嵌入され、 これ等によ り回転軸 1 2が 回動自在に支持される。

回転軸 1 2の上端には、 金属円板 1 8 aが固定され、 これに軟鋼円 板 1 8が図示のように固定される。

円環状のマグネッ 卜 1 の上面は磁路となる軟鋼円板 1 8の裏面に 固着され、 磁極 l a， l eを有する。

図 2 0は、 マグネッ ト回転子 1 を矢印 G方向よ りみた平面図で、 磁極数は 8個で N， S磁極 l a， 1 b， …の巾は 1 8 0度である。

次に固定電機子の説明をする。

図 3 において、 電機子コイル 2 a， 2 b， …は同じ形状の扇型の もので、 整列巻きされ巻線の占める空間が最大となり、 形状も同一 の形状となっている。 巻線端子は省略して図示していないが、 所要 の結線が行なわれて図 1 4のブロ ッ ク回路 5 との接続が行なわれて いる。

外側部の巻線 2 a— 2 ， 2 b - 2 , …は トルクに無関係なので、 上方に折曲して使用する場合もある。 折曲部 2 a — 1 ， 2 b — 1 力 s 示されている。 他の電機子コイルについても上述した事情は全く 同 様である。

トルクに有効な径方向のコイル部の挟角 （矢印 H ) は 1 8 0度よ り大きく され、 本実施例では （ 1 8 0 + 6 0 ) 度となっている。 従来の手段によると電機子コイルの トルクに有効なコイル部分は 径方向 （点線 B， Cの方向） となっている。 かかる手段によると、 電機子コイルは点線 2 c — 3で示すものとな り、 コイルの巾は矢印 Fの巾となり、 本実施例の手段によるとコイル巾は矢印 Eの巾とな り、 巻線数はほぼ 2倍となる。

従って、 銅損を少なく し、 又出力 トルクを増大する作用がある。 又各電機子コィルの外側面は隣接しているので、 電機子コイ ルの配 設が容易となる。

トルクに有効なコ ィ ル部は、 径方向 （点線 B， Cの方向） よ り 1 0度傾く ので トルクが小さ く なるが、 その減少分は小さいので問 題はない。

前述した点線で示す電機子コイル 2 c — 3の形状のものと しても 本発明を実施するこ とができる。 この場合は出力 トルクが小さ く よ い電動機に適用されるものである。 又電機子コイルを整列巻き しな いで通常の巻線手段とするこ と もできる。

電機子コイルの挟角は磁極巾と等し く するこ とが理想であるが、 上述したよう に少し広く した方が トルクが増大する。 電機子コイル の挟角は磁極巾とほぼ等し く するこ とによ り本発明を実施するこ と ができる。

図 1 8の珪素鋼薄板を渦巻状に捲回して作られた磁性体 2 1 の円 環でその詳細については後述する。

磁性休 2 1 の上面には、 図 3の電機子コイル 2 0 a， 2 0 bが貼 着固定され、 両者はプラスチッ クモール ドによ り円環状に成型され て固定電機子 1 7 となっている。 成型する前に各電機子コイルに図 1 の配線が行なわれ、 又プロ ッ ク回路 5の入力端子は図 1 8の外側 部 3 a， 3 bに導出されて、 ブリ ン ト板上に所要の結線が行なわれ る。 上述した固定電機子 1 7は、 ブリ ン ト板 1 4の上に接着して 固定され、 電機子コイ ル 1 7の部分 2 O a， 2 O b も示されてい る。

磁性体 2 1 は、 マグネ ッ 卜 1 の磁極 1 a， 1 b， …の磁束の磁路 となるので、 マグネッ ト 1 の磁束は電機子コイルを貫挿して磁性体 2 1 によ り磁路が閉じられる。

回転軸 1 2 , 円板 1 8 ， マグネ ッ ト 1 の回転によ り 、 磁性体 2 1 には鉄損が発生する。 珪素鋼板を積層する周知の手段は構成上 採用できないので本発明装置では次に示す手段が利用される。

電動機の磁心となる珪素鋼板は一般に厚さが 0 . 5 ミ リ メー トル であるが、 更にロール圧延加工をして厚さを 1 / 1 0即ち 5 0 ミク ロ ン位とする。 かかる珪素鋼板を渦巻状に巻いてロール状とする。 該ロールを軸に垂直方向にカ ツ 夕によ り切断して、 所要の厚さの円 環状の磁性体と したものが図 1 8の磁性体 2 1 である。 かかる磁 性体 2 1 によ り鉄損は厚さが 0 . 5 ミ リ メー トルの周知のものに比 較して 1 Z 1 0 0 とな り、 又渦巻状に巻く作業が容易となる特徴が 従って大きい出力で回転速度の大きいこの種の電動機の磁路を閉 じる磁性体と して最適のものとなる

図 1 9 に固定電機子 1 7を図 1 8の矢印 Ν方向よ りみた平面図が 示されている。

固定電機子 1 7の内周面 1 7 aの部分に各電機子コイルの 1 つの 導出端子の所要の配線が行なわれてブラスチッ クに埋設される。

点線 1 5 a， 1 5 b , …で示す 6個の扇型のスペースには電機子 コイル 2 a， 2 b， …がそれぞれ埋設されている。

電機子コイルの裏面は磁性体 2 1 の表面に接着される。 又表面は 0 . 2 ミ リ メ一 トル位の厚さのプラスチッ クで被覆される。

凹部 1 6 a ， 1 6 b , …は図 1 8 の各電機子コイ ルの導出線

3 a , 3 bが導出し易く する為の切欠き空孔である。

マグネッ 卜回転子 1 の回転位置を検出して位置検知信号を得る為 のホール素子を固定電機子に配設固定する為の手段を次に説明す 本実施例では、 電機子コイルの中央にホール素子 4 a， 4 b ,

4 cが固定電機子 2 1 の表面に固定される。 しかしこの手段では各 ホール素子の 4つの導出線の配線が困難となる。 ホール素子を隣接 する電機子コィルの中間外側部に設けると配線が容易となる。 この 詳細は後述する。

図 1 7のタイ ムチヤ一 卜 において、 マグネ ッ 卜回転子 1 は矢印 A方向に時間の進行と と もに移動する。

矢印 2 a， 2 b， …は各電機子コイ ルの巾 とその固定位置を示 す。 矢印の長さは磁極 l a， l b， …の巾と等し く 、 それぞれの離 間角は 6 0度である。

方形で図示されたホール素子 4 a , 4 b , 4 cは、 電機子コイル 2 a , 2 b， 2 cの中央部に固定されている。 円形で図示された ホール素子は電機子コィルの隣接部の外側に同一記号で示されてい る。

マグネッ 卜回転子 1 が矢印 A方向に回転したと きに、 方形のホー ル素子 4 cの N磁極による出力曲線は、 曲線 2 4 a， 2 4 b , …と な り、 方形のホール素子 4 b， 4 aによる出力曲線は、 それぞれ曲 線 2 6 a， 2 6 b , …， 曲線 2 5 a， 2 5 b…となる。

円形で示すホール素子 4 a， 4 b , 4 cの場合には、 出力曲線は それぞれ曲線 2 4 a， 2 4 b , …と曲線 2 5 a , 2 5 b , …と曲線 2 6 a， 2 6 b， …となる。

曲線 2 4 a， 2 4 b， …を反転したものと曲線 2 6 a， 2 6 b , …のアン ド回路の出力によ り曲線 6 a， 6 b， …が得られる。

同様な手段によ り、 曲線 7 a， 7 b , …， 曲線 8 a， 8 b , …， 曲線 9 a， 9 b ， …， 曲線 1 0 a , 1 0 b , …， 曲線 1 1 a， 1 1 b， …が得られる。

上述した 6系統の出力曲線によ り、 前述したよう に電機子コイル の往復通電を 1 2 0度の巾だけ行なう こ とによ り、 3相 Y型の直流 電動機と しての駆動 トルクを得るこ とができる。 ホール素子 4 bを 位置 4 dに移動しても同じ作用効果がある。

以上の説明よ り理解されるように、 マグネ ッ ト回転子 1 の磁路が 磁性体 2 1 によ り閉じられるので出力 トルクが増大し、 鉄損が 1 / 1 0 0 となるので、 高効率で高速度 （毎分 2万回転位） の電動機が 得られる作用効果がある。 図 1 8の構成よ り判るよう に偏平で量産 性のあるものが得られる特徴がある。

図 1 8の円形の軟鋼板 1 8上にフロ ッ ピデスク若し く はハー ドデ スクを載置すると偏平な ドライバを作るこ とができる。 又レーザミ ラーを載置すると高速で偏平なレーザミラ一装置を得るこ とができ る。

図 2 1 は、 マグネッ ト回転子の磁極数を 4個と し、 固定電機子コ ィルの数を 3個と した実施例で、 図 1 8の実施例よ り小型化できる 実施例である。

図 1 4において、 点線 Dの右側を削除した展開図となるものであ る。

図 2 1 において、 マグネッ ト回転子 1 の磁極は N , S極 4個とな り、 回転軸 1 2 に固定され、 ボール軸受 1 3 a， 1 3 bによ り回動 自在に支持されている。

電機子コイルを 3個、 磁極数を 4個と して、 図 1 8の実施例に示 す固定電機子と同じ構成と しても本発明を実施できる。

本実施例では、 固定電機子の構成に差があるので、 次にその詳細 を説明する。 渦巻状に巻かれた偏平な磁性体 2 1 の構成は図 1 8の場合と同じである。

図 2 1 の固定電機子を矢印 J方向よ りみた平面図が図 2 2 であ る。

磁性体 2 1 の上に扇型に捲回された点線で示す電機子コ ィ ル 2 2 a , 2 2 b , 2 2 c が載置して固着される。 電機子コ イ ル 2 2 a , 2 2 b ， 2 2 c は図 1 4の電機子コイ ル 2 a , 2 b , 2 cにそれぞれ対応するものである。

電機子コイル 2 2 a , 2 2 b , 2 2 cの巾は界磁マグネッ トの巾 とほぼ等し く され、 等し い ピ ッ チで配設される。 点線 1 5 a , 1 5 b , 1 5 cの挟角は機械角で 1 2 0度である。 図 2 1 の電機子 コイル 2 0 a， 2 0 b と磁性体 2 1 を埋設してプラスチッ クモール ドによ り固定電機子 1 9が作られ、 このと きに金属円筒 1 4 a も中 央部に埋設 して固着する。 円筒 1 4 a にはボール軸受 1 3 a , 1 3 bが嵌入固定される。

マグネ ッ 卜回転子 1 の位置検出の為のホール素子 4 a， 4 b， 4 cは、 隣接する電機子コイ ルの中間部 （点線 1 5 a， 1 5 b , 1 5 c の位置） において、 固定電機子 1 9の外側の切欠き凹部 2 3 a , 2 3 b , 2 3 c内に載置固定され、 マグネ ッ ト回転子 1 の 磁界を検出するように構成されている。

図 1 7において前述したように、 ホール素子 4 a , 4 b , 4 cに よ り電機子コイル 2 2 a， 2 2 b , 2 2 c， に通電して Y型結線で 1 2 0度の巾の往復通電を行なう こ とによ り、 高効率で高 トルク高 速回転を行なう こ とができるので本発明の目的を達成するこ とがで きる。

図 2 2の電機子コイルを 6個と しても本発明を実施するこ と力 sで きる。

一般的な表現をする と 、 マグネ ッ ト 回転子の磁極数を 2 n個 ( nは偶数） と したと きに電機子コイルの数は 3 Z 2 X N個と して 本発明を実施するこ とができる。

電機子コイルを磁性体 2 1 と ともにプラスチッ クモール ドする前 に電機子コィルの内側で所要の配線を行ない、 外側部の 3本の導出 端子を固定電機子 1 9の外側よ り導出して端子とする手段を前実施 例と同様に行なう こ とができる。

次に磁性体 2 1 を作る為の具体的手段について説明する。

巾が 2 5センチメー ト ルでロール巻き された厚さが 0 . 1 ミ リ メー トル位以下の珪素鋼薄板 （表裏の絶縁皮膜は 1 . 5 ミ クロ ン） が使用される。 図 2 3の点線 3 3が上述したロール巻きされた珪素鋼薄板で、 矢 印 K方向に一定の張力が加えられている。

図 2 3 において、 本体に 1 端の支軸 3 4 aが回動自在に支持され た円柱 3 4には、 プラスチッ ク製の円筒 2 I dが嵌入固定され、 円 柱 3 4は図示しない電動機によ り矢印 S方向に回転駆動される。 本体に設けた軸受によ り、 レバ一 3 0の支軸 3 0 aが回動自在に 支持され、 図示しないスプリ ングによ り矢印 L方向に弾撥されてい るので、 ローラ 2 9は円筒 2 I dの外周に圧接されている。 ローラ 2 9はレバー 3 0の支軸 2 9 aに遊嵌して回動自在に支持される。 円筒 2 1 dの外周には軸方向にそって切欠部 3 2が設けられる。 切欠部 3 2は同一記号で図 2 4に示されている。

珪素鋼薄板 2 7 (以降は鋼板と略称する。 ） をロール巻きされた 鋼板 3 3 よ り引出し、 その端部を折曲して切欠部 3 2 に嵌入し接着 剤で固定する。

次に図示のようにローラ 2 9 によ り上方よ り圧接する。

ノズル 2 8よ り熱硬化性の接着液体が霧状に噴出されて左方に移 動する鋼板 2 7の裏面に付着するように構成される。

ローラ 2 9は誘導加熱によ り所要の温度に加熱される。

円柱 3 4を駆動源によ り回転すると、 鋼板 2 7は巻きとられ、 こ のと きにローラ 2 9 によ り圧接加熱されるので、 互いに接着され る。

所定の回転数だけ円柱 3 4が回転すると、 円柱 3 4を駆動する電 動機の供電が停止され、 その直前にカ ツ 夕によ り点線 3 1 の点で鋼 板 2 7は切断される。

従ってプラスチッ クの円筒 2 1 dの上に鋼板 2 7は円筒状に巻か れて固化される。 ノズル 2 8よ り圧力で硬化する接着剤を噴出さ せると、 ローラ 2 9の加熱は不要となる。

次に円筒 2 1 dを円柱 3 4よ り抜きと り、 プラスチッ クモール ド によ り ロール巻きされた鋼板 2 7に被冠するプラスチ、ソ ク円筒を成 型する。 この成型円筒が図 2 4において点線円筒 2 1 c と して示さ れている。

図 2 4の円筒の中心部はプラスチッ ク円筒 2 I d とな り、 その上 に鋼板 2 7がロール巻きされて円筒 2 1 f とな り、 その上にプラス チッ ク円筒 2 1 cが被冠されてものを得るこ とができる。

上述した円筒をダイヤモン ドカ ツ 夕で厚さが 1 ミ リ位に切断する と図 2 5で示す磁性体 2 1 を得るこ とができる。

図 2 5 の円環 2 1 d ， 2 1 ， 2 1 b はそれぞれ図 2 4 の円筒 2 1 d， 鋼板円筒 2 1 f , 円筒 2 1 cの切断された円環を示してい る。 上述した円環を図 1 8 , 図 2 1 の磁性体 2 1 と して使用する こ とができる。

図 1 4はブラシレスで偏平なコア レス 3相直流電動機の界磁とな るマグネッ 卜回転子と電機子コイルの展開図である。

マグネッ ト回転子 1 は N , S磁極 1 a， l b , … 8個で構成され る。 電機子コイル 2 a , 2 g (点線） ， 2 bはそれぞれ第 1 ， 第 2 , 第 3の相の電機子コイルとなるが、 本発明装置では、 電機子コ ィル 2 gは右方の同相の電機子コイル 2 cで示す位置に移動されて いる。 電機子コイル 2 f についても上述した事情は全く 同様であ る。 従って電機子コイル 2 a , 2 dは第 1 の相の電機子コイルとな り、 電機子コイル 2 c， 2 f 及び電機.子コイル 2 b， 2 eはそれぞ れ第 2 , 第 3の相の電機子コイルとなる。 第 1 ， 第 2 ， 第 3の相の 電機子コイル 2個は直列接続されているが並列でもよい。

本実施例は Y型結線となっている。

電機子コイ ル 2 a， 2 b …の ト ルクに有効な導体部の巾は磁極 1 a , l b , …の巾と等し く 1 8 0度で、 それぞれ 6 0度離間して いる。

ブラシレス直流電動機の場合には、 界磁マグネ ッ ト 1 が回転し、 その磁極の位置をホール素子によ り検知して、 位置検知信号を得る 周知の手段が使用される。 図 1 7のタイムチヤ 一 卜は上述した位 置検知信号のタイムチャー トで、 上述の説明と同様なためその説明 を省略する。

次に図 2 6にっき構成の詳細を説明する。

図 2 6は 2倍図となっている。 鉄基板のプリ ン 卜基板 1 6の一部 が示されている。 その上面にプリ ン 卜配線が行なわれて、 電機子コ ィルの通電制御回路部品が載置されているが省略して図示していな い。

磁極 1 a , 1 eを有する円環状のマグネッ ト 1 の上面は磁路とな る軟鋼円板 1 8の裏面に固着される。

図 2 8は、 マグネッ ト回転子 1 を矢印 G方向よ りみた平面図で、 磁極数は 8個で N， S磁極 l a， l b , …の巾は 1 8 0度である。

図 2 6において、 軟鋼円板 1 8の中央には金属円板 1 8 aが固着 され、 これに回転軸 1 2が固定される。

電機子コイル 2 0 a， 2 O bが示される。 この詳細を矢印 N方向 よ りみた平面図である図 2 7にっき説明する。

電機子コイル 2 a , 2 b , …は同じ形状の扇型のもので、 巻線の 占める空間が最大となり、 形状も同一の形状となっている。 巻線端 子は省略して図示していないが、 所要の結線が行なわれて図 1 のブ 口 ッ ク回路 5 との接続が行なわれている。

トルクに有効な径方向のコイル部の挟角 （矢印 H ) は 1 8 0度よ り大きく されている。

点線 1 5 a， 1 5 b , …の間の角度は機械角で 6 0度となってい る。 図 2 6 で同 じ記号で示されるプラスチッ ク成型体 1 7が示さ れ、 電機子コイルと円環状の磁性体 2 1 , 金属円筒 1 4 aが埋設さ れて固定電機子となっている。

図 2 6の珪素鋼薄板を渦巻状に捲回して作られた磁性体 2 1 の円 環の詳細については後述する。

磁性体 2 1 の上面には、 電機子コィル 2 0 a， 2 0 bが貼着固定 され、 両者はプラスチッ クモール ドによ り 円環状に成型されて固定 電機子 1 7 となっている。 成型する前に各電機子コイルに図 1 の配 線が行なわれ、 又ブロ ッ ク回路 5の入力端子 3 a , 3 bは外側部に 導出されて、 ブロ ッ ク回路 5の載置されたプリ ン ト基板 1 6 に所要 の結線が行なわれる。

金属円筒 1 4 aにはボール軸受 1 3 a， 1 3 bが嵌入され、 回転 軸 1 2が回動自在に支持される。 マグネ ッ 卜回転子の界磁マグネッ ト 1 は空隙を介して電機子コイル 2 0 a， 2 0 b面に対向するよう に構成される。

電機子コイルの所要の配線は、 電機子コイル面上のプラスチッ ク の薄層 （図示していない） 内で行なわれて、 その導出端子 3 a， 3 bが示されている。

円板状のプラスチッ ク成型された固定電機子 1 7の裏面の外周の 円環状の凹部には、 プリ ン 卜基板 1 6の円孔外周部が固着され、 ブ リ ン 卜基板 1 6上には所要のチップ化された回路部品が載置配線さ れている。

界磁マグネッ ト 1 の外周側面には、 細分化された N， S磁極が着 磁され、 これ等に対向してホール素子 4が固定電機子 1 7上に載置 される。

ホール素子の出力信号は回転速度に比例する周波数となるので、 周知の F Gサーボ装置によ り 回転速度を設定値とするこ とができ る。

金属円板 1 8， 1 8 aにはフロ ッ ピデスクが周知の手段によ り載 置されるよう に構成される。

磁性体 2 1 は、 マグネ ッ ト 1 の磁極 1 a， l b , …の磁束の磁路 となるので、 マグネッ ト 1 の磁束は電機子コイルを貫挿して磁性体 2 1 によ り磁路が閉じ られる。

回転軸 1 2 ， 軟鋼円板 1 8 , マグネッ 卜 1 の回転によ り、 磁性体 2 1 には鉄損が発生する。 珪素鋼板を積層する周知の手段は構成上 採用できないので本発明装置では次に示す手段が利用される。

電動機の磁心となる珪素鋼板は一般に厚さが 0 . 5 ミ リ メー トル である力 、 更にロール圧延加工をして厚さを 1 Z 1 0即ち 5 0 ミク ロ ン位とする。 かかる珪素鋼板を渦巻状に巻いてロール状とする。 該ロールを軸に垂直方向にカ ツ 夕によ り切断して、 所要の厚さの円 環状の磁性体と したものが図 2 6の磁性体 2 1 である。 かかる磁 性体 2 1 によ り鉄損は厚さが 0 . 5 ミ リ メー トルの周知のものに比 較して 1 Z 1 0 0 となり、 又渦巻状に巻く作業が容易となる特徴が ある。

従って大きい出力で回転速度の大きいこの種の電動機の磁路を閉 じる磁性体と して最適のものとなる。

マグネッ ト回転子の回転位置を検出して位置検知信号を得る為の ホール素子を固定電機子に配設固定する為の手段を次に説明する。 図 2 7の電機子コイルの中央に方形のホール素子 4 a , 4 b ,

4 cが固定電機子 2 1 の表面に固定される。 しかしこの手段では各 ホール素子の 4つの導出線の配線が困難となる。 ホール素子を隣接 する電機子コイルの中間外側部に設けると配線が容易となる。 この 詳細は後述する。

ホール素子の代りに同じ作用のある他の磁電変換素子を使用する こ と もできる。

図 1 7のタイ ムチヤ一 卜 において、 マグネ ッ 卜回転子 1 は矢印 A方向に時間の進行と ともに移動する。

矢印 2 a , 2 b , …は各電機子コイルの巾 とその固定位置を示 す。 矢印の長さは磁極 l a , l b , …の巾と等しく 、 それぞれの離 間角は 6 0度である。 方形で図示されたホール素子 4 a， 4 b , 4 cは、 電機子コイル 2 a , 2 b , 2 cの中央部に固定されている。 円形で図示された ホール素子は電機子コィルの隣接部の外側に同一記号で示されてい る。

マグネッ ト回転子 1 が矢印 A方向に回転したと きに、 方形のホー ル素子 4 cの N磁極による出力曲線は、 曲線 2 4 a， 2 4 b , …と な り、 方形のホール素子 4 b， 4 aによる出力曲線は、 それぞれ曲 線 2 6 a， 2 6 b , …， 曲線 2 5 a， 2 5 b…となる。

円形で示すホール素子 4 a， 4 b , 4 (その場合には、 出力曲線は それぞれ曲線 2 4 a， 2 4 b , …と曲線 2 5 a， 2 5 b , …と曲線 2 6 a， 2 6 b， …となる。

曲線 2 4 a， 2 4 b , …を反転したものと曲線 2 6 a， 2 6 b , …のアン ド回路の出力によ り曲線 6 a， 6 b， …が得られる。

同様な手段によ り、 曲線 7 a , 7 b， …， 曲線 8 a， 8 b， 曲線 9 a， 9 b , …， 曲線 1 0 a , 1 0 b , …， 曲線 1 1 a， 1 1 b， …が得られる。

上述した 6系統の出力曲線によ り、 前述したよう に電機子コイル の往復通電を 1 2 0度の巾だけ行なう こ とによ り 、 3相 Y型の直流 電動機と しての駆動 トルクを得るこ とができる。 ホール素子 4 bを 位置 4 dに移動しても同じ作用効果がある。

以上の説明よ り理解されるよう に、 マグネッ ト回転子 1 の磁路が 磁性体 2 1 によ り閉じられるので出力 トルクが増大し、 鉄損が 1 / 1 0 0 となるので、 高効率で高速度 （毎分 2万回転位） の電動機が 得られる作用効果がある。 図 2 6の構成よ り判るよう に偏平で量産 性のあるものが得られる特徴がある。

図 2 6の円形の軟鋼板 1 8上にフロ ッ ピデスク若し く はハー ドデ スクを載置すると偏平な ドライバを作るこ とができる。 又レーザミ ラーを載置すると高速で偏平なレーザミラー装置を得るこ とができ る。

図 2 7において、 円形で示すホール素子 4 a， 4 b , 4 cは電機 子コイルの外側の点線 1 5 b， 1 5 d , 1 5 f 上において固定電機 子 1 7上に載置されているので、 それ等の導出端子をプリ ン 卜基板 1 6の端子に接続配線するこ とが容易となる。

マグネ V 卜回転子の界磁磁極数を 4個と し、 電機子コイルを 3個 と しても本発明を実施するこ とができる。 この場合には図 1 の点線 Dの左側が展開図となる。 一般的な表現をすると、 マグネッ 卜回 転子の磁極数を 2 n個 （ nは偶数） と したと きに電機子コイルの数 は 3 / 2 x n個として本発明を実施するこ とができる。

図 2 7に示す電機子コイルの トルクに有効なコイル部分の挟角は 機械角で 4 5度となるが、 この角度を大き く すると コイル巻数を増 加することができる。 従ってよ り大きい出力 トルクを得る手段と し て有効となる。 上述した挟角の最大値は機械角で 6 0度となる。 次に磁性体 2 1 を作る為の具体的手段について説明する。

巾力 2 5センチメー ト ルでロール巻きされた厚さ力 s 0 . 1 ミ リ メー トル位以下の珪素鋼薄板 （表裏の絶縁皮膜は 1 . 5 ミクロ ン） が使用される。

図 3 3 において、 プラスチッ ク円筒 2 1 dに上述した珪素鋼板が ロール巻きされ、 ロール巻きのときに接着剤によ り積層される珪素 鋼板が互いに接着固化されて記号 2 1 ： Pで示すロール状となる。

ロール状の珪素鋼板をプラスチッ ク成型によ り、 その外側にブラ スチッ ク円筒 2 1 cを被冠する。

上述した円筒 2 1 cをダイヤモン ドカ ツ 夕で厚さが 1 ミ リ位に切 断すると図 2 5で示す円璟状の磁性体 2 1 を得るこ とができる。

図 2 5 の円環 2 l a , 2 1 ， 2 l b はそれぞれ図 3 3 の円筒 2 I d , 円筒 2 I f , 円筒 2 1 cの切断された円環を示している。 上述した円環を図 2 6 の磁性体 2 1 と して使用するこ とができ ' る。

プラスチッ ク円環 2 1 aが存在する為に、 ダイヤモン ドカ ツ 夕に よ り切断するときに渦巻状に巻かれた珪素鋼の形状の乱れを防止で きる効果力⁵'ある。

図 3 1 は本発明装置の他の実施例で 4倍図と して示され、 又回転 軸 2 1 の右側半分 （図 2 6の点線 1 2 aの右側の部分に対応する部 分） のみが示されている。

図 3 1 において、 回転軸 1 2の上端に固定されたマグネッ 卜回転 子は図 2 6の同じ記号の部材と同じ作用効果のあるものである。

電機子コイル 2 O b と円環状の磁性体 2 1 の構成も図 2 6の同じ 記号の電機子コイルと磁性体と同じ構成となっている。

金属円筒 1 4 a， 電機子コイ ル 2 0 a , 2 0 b， 円環状磁性体 2 1及びプリ ン ト基板 2 2 a (プラスチッ クベースのもの） を埋設 して、 プラスチッ ク成型によ り固定電機子 1 7が構成される。

固定電機子 1 7 は円板状で、 その外周の円璟状の凹部には、 鉄 ベースのプリ ン 卜基板 1 6の円孔外側が嵌着固定される。

プリ ン 卜基板 1 6 には、 電機子コイルの通電制御回路その他の所 要部材が載置されてプリ ン ト配線が行なわれている。

プリ ン 卜基板 2 2 aの平面図が図 2 9 に示されている。 図 2 9は 図 3 1 のプリ ン 卜基板 2 2 aを 1 Z 4に縮尺したものである。

マグネッ ト回転子の界磁磁極と対向する面には、 ジグザグ状のプ リ ン ト配線 3 0が作られ両端子は図示のよう に外側に導出される。 プリ ン ト配線 3 0 に対向する界磁マグネッ 卜 1 の外周部にはプリ ン ト配線の線巾と同じ巾の N， S極が、 矢印 1 一 1 で示す巾で全周 に着磁されている。

マグネッ 卜回転子が回転すると、 回転速度に比例した周波数の誘 導出力が導出端子よ り得られるので、 この誘導出力によ り周知の F Gサ一ボ回路を使用して定速度制御を行なう こ とができる。 又必要あれば同期定速制御を行なう こ とができる。

上記した導出端子の誘導出力は、 図 3 1 の点線 3 a， 3 bで示す 導線によ りプリ ン 卜基板 1 6の所要の入力端子に接続されて定速制 御が行なわれる。

プ リ ン 卜 基板 2 2 a には、 機械角 で 1 2 0 度離間 し た空孔 3 1 a , 3 1 b , 3 1 cが設けられ、 該空孔には、 図 2 7に示され たホール素子 （方形に表示されたもの） 4 a， 4 b , 4 cが揷入固 定される。 空孔 3 l a , 3 1 b , 3 1 cのある部分の固定電機子 1 7の面には凹部が設けられている。

ホール素子 4 a ， 4 b , 4 c の導出端子は、 プ リ ン 卜 基板 2 2 aの裏面に設けたプリ ン 卜配線に接続され、 プリ ン 卜配線の入 力端子は導線によ り、 図 3 1 に点線 3 a , 3 bで示すようにプリ ン 卜基板 1 6の所要の入力端子に接続される。

電機子コイルの端子は、 固定電機子 1 7のプラスチッ ク成型を行 なう前にプリ ン 卜基板 2 2 aの裏面のプ リ ン 卜配線に接続される。 該プリ ン ト配線の端子は図 3 1 の点線 3 a， 3 bで示すように、 プ リ ン 卜基板 1 6 のプリ ン 卜配線の所要の入力端子に接続される。 以上の説明よ り理解されるよう に、 偏平で量産の容易な電動機が 得られる効果がある。 界磁マグネ ッ 卜 1 の磁路は円環状磁性体 2 1 によ り閉じられるので鉄損が僅少となり高速， 高効率でしかも 出力 トルクの大き く できる作用効果がある。

次に図 3 2 にっき他の実施例の説明をする。

図 3 2 において、 図 3 1 と異なっているのは、 プ リ ン 卜基板 2 2 b， 2 2 cのみなので他の部材の説明は省略する。

円環状のプリ ン 卜基板 2 2 bを挟持する電機子コイル 2 0 a , 2 0 b と円環状の磁性体 2 1 を埋設して、 プラスチッ ク成型によ り 円板状の固定電機子 1 7が作られる。 固定電機子 1 7の上面外周 には円環状のプリ ン 卜基板 2 2 cが接着される。 固定電機子 1 7の外周の円環状の凹部にはプリ ン ト基板 1 6の円 孔外周が嵌着される。

プリ ン 卜基板 2 2 cの平面図が図 3 0 に示される。

ジグザグ状のプリ ン ト配線 3 0が円周面に設けられ、 その導出端 子 2本が図示のように外緣部に導出され、 この導出端子は図 3 2の 点線 3 aで示すよ う にプ リ ン 卜基板 1 6の所要の端子に接続され る。

プリ ン 卜配線 3 0 に対向する界磁マグネッ 卜 1 の外周には円環状 の凹部 1 一 2が設けられ、 この凹部には、 プリ ン ト配線 3 0の線巾 と同じ巾の N， S磁極が着磁されている。

マグネッ ト回転子が回転すると、 プリ ン 卜配線 3 0の誘導出力に よ り定速制御の行なわれるこ とは図 3 1 の場合と全く 同様である。 凹部 1 一 2は必ずしも必要でなく 、 上述した N， S極の着磁を界 磁マグネッ ト 1 の外周に行なっても同じ目的が達成できる。

本実施例の回転速度検知装置は、 図 2 6の実施例に適用するこ と ができ、 又図 2 6の回転速度検知装置を本実施例に適用するこ とが できる。

プリ ン ト基板 2 2 bには切欠き空孔が円周面にそって複数個設け られ、 その 1個が記号 2 2 e と して示される。 切欠き空孔はプラス チッ ク成型のときに、 部分 1 7 と部分 1 7 aを結合して一体化する 為の手段となっているものである。

固定電機子 1 7を成型する前の作業を次に説明する。

プラスチッ ク基板 2 2 bの上面に電機子コイル 2 0 a , 2 0 bを 図 2 7に示すように配設接着し、 次に電機子コイルの端子をプリ ン 卜基板 2 2 bのプリ ン ト配線の所要端子に接続する。

次に電機子コイ ルの中央部に図 2 7の方形のホール素子 4 a , 4 b， 4 c を装着固定して界磁マグネ ッ 卜 1 の磁極に対向せしめ る。 次にホール素子の導出端子をプ リ ン ト基板 2 2 bの所要の端子 に接続する。 このプリ ン 卜配線の入出力端子は図 3 2の点線 3 bで 示すよ う にプリ ン 卜基板 1 6の所要の端子に接続されるものであ る。 プリ ン 卜基板 2 2 bの裏面に円環状磁性体 2 1 を接着して、 プ ラスチッ ク成型によ り固定電機子 1 7を構成できる。

上述したプラスチッ ク成型のと きに、 各電機子コイ ルの内側の ホール素子のある空間にはプラスチッ クが流入しないよう に成型す る必要がある。 図 3 1 , 図 3 2の電機子コイルは整列巻きされてい る。

上述した説明よ り理解されるように、 作用効果は前実施例と同様 である。 産業上の利用可能性

フロ ッ ピーディ スク、 ハー ドディ スクなどの偏平な構成が必要と なる全ての産業機器の動力源と して利用され、 特に、 高速度で高 卜 ルクが必要な場合に利用される。

Claims

言青 求 の 範 β

1 . 円環状の固定界磁マグネッ 卜 と、 円板状の回転電機子と、 電 機子電流を制御する整流子と、 刷子と、 を備えた偏平な 3相直流電 動機において、

扇型に整列巻きされると と もに トルクに有効なコィル部分の挟角 が電気角で 1 8 0度よ り大き く された偏平な電機子コイルと、 該電 機子コィルを放射状に外側部が互いに隣接して平面内に等しいピッ チで 6個配設してプラスチッ クに埋設固定した該円板状の回転電機 子と、 によ り構成されたこ とを特徴とする偏平なコアレス直流電動

2 . 円板状の固定電機子と、 円環状の界磁マグネッ トを有するマ グネッ 卜回転子と、 該マグネッ 卜回転子の界磁磁極の位置を検出し て電機子電流を制御する電機子電流制御装置と、 を備えた偏平な 3相ブラシレス直流電動機において、 '

扇型に整列巻きされると と もに トルクに有効なコィル部の挟角が 電気角で 1 8 0度よ り大き く された偏平な電機子コイルと、 該電機 子コィルを放射状に外側部を互いに隣接して平面内に等しいピッチ で 6個配設し、 片面に磁路となる鉄損の僅少な円板状の磁性体を貼 着してプラスチッ クに埋設固定した該円板状の固定電機子と、 によ り構成されたこ とを特徴とする偏平なコアレス直流電動機。

3 . Ν , S磁極 4個が配設された円環状の固定界磁マグネ ッ ト と、 円板状の回転電機子と、 電機子電流を制御する整流子と、 刷子 と、 を備えた偏平な 3相直流電動機において、

扇型に整列巻きされると ともに トルクに有効なコィル部分の挟角 が電気角で 1 8 0度よ り大き く された偏平な電機子コイルと、 該電 機子コィルを放射状に外側部が互いに隣接して平面内に等しいピッ チで 3個配設してプラスチッ クに埋設固定した該円板状の回転電機 子と、 によ り構成されたこ とを特徴とする偏平なコアレス直流電動

4 . 円板状の固定電機子と、 N， S磁極 4個が配設された円環状 の界磁マグネッ 卜を有するマグネッ 卜回転子と、 該マグネ ッ 卜回転 子の界磁磁極の位置を検出して電機子電流を制御する電機子電流制 御装置と、 を備えた偏平な 3相ブラシレス直流電動機において、 扇型に整列巻きされると ともに トルクに有効なコィル部の挟角が 電気角で 1 8 0度よ り大き く された偏平な電機子コイルと、 該電機 子コイルを放射状に外側部を互いに隣接して平面内に等しいピッチ で 3個配設し、 片面に磁路となる鉄損の僅少な円板状の磁性体を貼 着してプラスチッ クに埋設固定した該円板状の固定電機子と、 によ り構成されたこ とを特徴とする偏平なコアレス直流電動機。

5 . 平板状の固定電機子と、 円環状に 2 n個 （ nは正整数） の N , S磁極が配設された界磁マグネッ 卜を有するマグネッ 卜回転子 と、 該マグネッ 卜回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子電流を 制御する電機子電流制御装置と、 を備えた偏平な複数相ブラシレス 直流電動機において、

扇型に捲回される と と もに ト ルクに有効な導体部の挟角がマグ ネッ 卜回転子の磁極の挟角よ り設定された角度だけ大き く された偏 平な電機子コイルと、 該電機子コイルを平面内に放射状に互いに離 間して等しいピッチで重畳するこ となく 、 また、 コイルの占有する 体積が大き く なるように配設し、 該マグネッ ト回転子との対向面の 反対側の面に該マグネッ 卜回転子の磁路を閉じるように、 珪素鋼薄 板を渦巻状に捲回して作られた円環状の磁性体を貼着してプラス チッ クに埋設固定した平板状の固定電機子と、 によ り構成されたこ とを特徴とする偏平なブラシレスコア レス直流電動機。

6 . 平板状の固定電機子と 、 円環状に 2 η個 （ ηは 1 〜 4 ) の Ν , S磁極が配設された界磁マグネ ッ トを有するマグネッ ト回転子 と、 該マグネッ ト回転子の界磁磁極の位置を検出して竃機子電流を 制御する電機子電流制御装置と、 を備えた偏平な複数相ブラシレス 直流電動機において、

カ ップ状の第 1 の外筐と、 該外筐の開口部外周面に、 外周部が固 着された平坦な底面を有する軟鋼製の第 2の外筐と、 第 1 ， 第 2の 外筐の底面中央部に設けた転動軸受によ り回動自在に支持された回 転軸と、 第 1 の外筐の内側において、 回転軸に中央部が固定された 軟鋼円板に貼着された円環状の該マグネッ ト回転子と、 扇型に捲回 されると と もに トルクに有効な導体部の挟角が該マグネ、ソ 卜回転子 の磁極の挟角にほぼ等しい偏平な電機子コイルと、 該電機子コイル を平面内に放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳しないよう に配設し、 片面に該マグネッ ト回転子の磁路を閉じるよう に、 珪素 鋼薄板を渦巻状に捲回して作られた円環状の磁性体を貼着してブラ スチッ クに埋設固定した平板状電機子を第 2の外筐内側面に固着し た固定電機子と、 第 2の外筐の外側面において、 回転軸に中央部が 固定された軟鋼円板と、 該軟鋼円板に貼着された円環状のマグネッ 卜 と、 該マグネッ トは回転軸方向に Ν， S磁極に着磁され、 その磁 路開放端が僅かな空隙を介して第 2の外筐外側面と対向し、 該マグ ネッ ト回転子と該円環状の磁性体とによる磁気吸引力を、 円環状の マグネッ ト と第 2の外筐とによる磁気吸引力によ り打消す手段と、 よ り構成されたこ とを特徴とする偏平なブラシレスコアレス直流電 動機。

7 . 平板状の固定電機子と、 円環状に 2 n個 （ nは偶数） の N , S磁極が配設された界磁マグネッ 卜を有するマグネッ ト回転子と、 該回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子電流を制御する電機子 電流制御装置と、 を備えた軸方向空隙型の 3相ブラシレス直流電動 δ 機において、

扇型の形状で偏平に捲回されると と もに トルクに有効な導体コィ ル部の挟角がほぼ該マグネッ 卜回転子の磁極巾に等しく された電機 子コイルと、 厚さが 0 . 1 ミ リメー トル位以下の珪素鋼薄板を渦巻 状に捲回した偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3 / 2 ) η個を放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となく 前 記した円環状磁性体面に配設固着し、 該電機子コイル間の所要の配 線を行ない所要の端子を側面に導出してプラスチッ クに両者を埋設 した円環状の固定電機子と、 鉄基板のプリ ン 卜配線のあるプリ ン 卜 板上に円環状の該固定電機子を固着して所要の配線を行なう手段 と、 該固定電機子の中央空孔部分に設けた軸受によ り回動自在に支 持されると と もに該マグネッ 卜回転子の磁極面が僅かな空隙を介し て該電機子コイル面と対向するように該マグネッ 卜回転子に固定さ れた回転軸と、 によ り構成されたこ とを特徴とする偏平なブラシレ ス コ ア レス直流電動機。

8 · 平板状の固定電機子と、 円環状に 2 η個 （ ηは偶数） の Ν， S磁極が配設された界磁マグネッ 卜を有するマグネッ 卜回転子と、 該マグネッ 卜回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子電流を制御 する電機子電流制御装置と、 を備えた軸方向空隙型の 3相ブラシレ ス直流電動機において、

扇型の形状で偏平に捲回されると と もに トルクに有効な導体コィ ル部の挟角 ほぼマグネッ 卜回転子の磁極巾に等し く された電機子 コイルと、 厚さが 0 . 〗 ミ リ メー トル位以下の珪素鋼薄板を渦巻状 に捲回した偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3ノ 2 ) n個 を放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となぐ該円璟 状磁性体面に配設固着し、 該電機子コィル間の所要の配線を行ない 所要の端子を側面に導出してプラスチックに両者を埋設した円環状 の固定電機子と、 該固定電機子の中央空孔に固定された軸受によ り 回動自在支持されると と もに該マグネッ ト回転子の磁極面が僅かな 空隙を介して電機子コイル面と対向するよう に該マグネッ ッ ト回転 子に固定された回転軸と、 によ り構成されたこ とを特徴とする偏平 なブラシレスコアレス直流電動機。

9 . 該固定電機子に隣接して配設された該電機子コイルの隣接部 の外側に載置固定された第 1 ， 第 2 ， 第 3のホール素子と、 第 1 ， 第 2 ， 第 3のホール素子によ り、 回転子の磁極の磁界を検出して、 電気角で 1 8 0度の巾で同じ角だけ互いに離間した矩形波の第 1 の 位置検知信号及びこれよ り電気角で 1 2 0度づっ順次に位相差を有 し同じ波形の第 2 , 第 3の位置検知信号を得る位置検知装置と、 に よ り構成された請求項 7、 または、 8記載の偏平なブラシレスコア レス直流電動機。

1 0 . 平板.状の固定電機子と、 円環状に 2 n個 （ nは偶数） の N， S磁極が配設された界磁マグネッ 卜を有するマグネッ ト回転子 と、 該回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子電流を制御する電 機子電流制御装置と、 を備えた軸方向空隙型の 3相ブラシレス直流 電動機において、

扇型の形状で偏平に捲回されると ともに トルクに有効な導体コィ ル部の挟角がほぼ該マグネ 卜回転子の磁極巾に等し く された電機 子コイルと.、 厚さが 0 . 1 ミ リ メー トル位以下の珪素鋼薄板を渦巻 状に捲回すると と もにその内側に同じ厚さのプラスチッ ク円環が装 着された偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3 Z 2 ) x n個 を放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となく該円環 状磁性体面に配設固着し、 該電機子コイル間の所要の配線を行ない 所要の端子を側面に導出してプラスチッ クに両者を埋設した円板状 の固定電機子と、 該固定電機子の外周部において、 隣接する電機子 コイルの中間に載置されて、 該界磁マグネッ 卜の磁極に対向する 3個の磁電変換素子よ りなる位置検知装置と、 該固定電機子の外周 部に載置され、 該マグネッ 卜回転子の回転速度に比例する電気信号 を得る回転速度検知装置と、 該固定電機子の外周部下面に設けた円 環状の凹部にプリ ン 卜基板の円孔外周を嵌着固定する手段と、 該プ リ ン 卜基板上のプリ ン 卜配線と該電機子コイルよ りの導出端子、 3個の位置検知用の該磁電変換素子の導出端子及び回転速度検知装 置の導出端子との間の接続配線を行なう手段と、 該固定電機子の中 央空孔に設けた軸受によ り 回動自在に支持される と と もに該マグ ネッ 卜回転子の磁極面が僅かな空隙を介して該電機子コイル面と対 向するように該マグネッ ト回転子に固定された回転軸と、 によ り構 成されたこ とを特徴とする偏平なブラシレスコアレス直流電動機。

1 1 . 平板状の固定電機子と、 円環状に 2 n個 （ nは偶数） の K , S磁極が配設された界磁マグネッ トを有するマグネッ ト回転子 と、 該回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子電流を制御する電 機子電流制御装置と、 を備えた軸方向空隙型の 3相ブラシレス直流 電動機において、

扇型の形状で偏平に整列巻きされると と もに トルクに有効な導体 コイル部の挟角がほぼマグネッ ト回転子の磁極巾に等し く された電 機子コイルと、 厚さが 0 . 1 ミ リ メー トル位以下の珪素鋼薄板を渦 巻状に捲回.すると ともにその内側に同じ厚さのプラスチッ ク円環が 装着された偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3 _ 2 ) X n個を放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となく該 円環状磁性体面に配設固着し、 該固着面と反対の面に円環状の薄い プラスチッ ク基板の第 1 のプリ ン ト基板を同軸に固着して、 該電機 子コイル、 該円環状磁性体及び該第 1 のプリ ン ト基板がプラスチッ クに埋設成型された円板上の固定電機子と、 該固定電機子の所定の 位置において該第 1 のプリ ン 卜基板に載置されて、 該界磁マグネッ 卜の磁極に対向する 3個の磁電変換素子よ りなる位置検知装置と、 該界磁マグネッ 卜の外周面に等しぃピッチで細分化されて磁化され た N， S磁極に対向して該第 1 のプリ ン 卜基板の外側円周面にそつ てジグザグ状に前記した N， S磁極と同じ ピッチで設けられたプリ ン 卜配線の誘導出力によ り回転速度に比例した周波数の電気信号を 得る回転速度検知装置と、 該固定電機子の外周部下面に設けた円環 状の凹部に第 2のプリ ン ト基板の円孔外周を嵌着固定する手段と、 該電機子コイル， 3個の該磁電変換素子及びジグザグ状のブリ ン 卜 配線の該第 1 のプリ ン ト基板の出入力端子を第 2のプリ ン ト基板の 所要端子に接続配線を行なう手段と、 該固定電機子の中央空孔に固 定された軸受によ り回動自在支持されると と もに該マグネ、ソ ト回転 子の磁極面が僅かな空隙を介して該電機子コイル面と対向するよう ' に該マグネツ ッ ト回転子に固定された回転軸と、 によ り構成された こ とを特徴とする偏平なブラシレスコアレス直流電動機。

1 2 . 平板状の固定電機子と、 円環状に 2 n個 （ nは偶数） の N , S磁極が配設された界磁マグネ 卜を有するマグネッ 卜回転子 と、 該マグネツ 卜回転子の界磁磁極の位置を検出して電機子電流を 制御する電機子電流制御装置と、 を備えた軸方向空隙型の 3相ブラ シレス直流電動機において、

扇型の形状で偏平に整列巻きされると と もに トルクに有効な導体 コィル部の挟角がほぼ該マグネッ ト回転子の磁極巾に等し く された 電機子コイルと、 厚さが 0 . 1 ミ リ メー トル位以下の珪素鋼薄板を 渦巻状に捲回すると と もにその内側に同じ厚さのプラスチッ ク円環 が装着された偏平な円環状磁性体と、 該電機子コイル （ 3 Z 2 ) X n個を放射状に互いに離間して等しいピッチで重畳するこ となく 前 記した円環状磁性体面に装着すると きに、 円環状の薄いプラスチッ ク基板の第 1 のプリ ン ト基板を同軸に挟持して両者を固着し、 該電 機子コイル、 該円環状磁性体及び該第 1 のプリ ン ト基板をプラス チッ クに埋設成型した円板状の固定電機子と、 該固定電機子の所定 位置に載置されて、 該界磁マグネッ 卜の磁極に対向する 3個の磁電 変換素子よ りなる位置検知装置と、 該固定電機子と該界磁マグネッ 卜の外周部に設けられた回転速度検知装置と、 該固定電機子の外周 下面に設けた円環状の凹部に第 2のプリ ン 卜基板の円孔外周を嵌着 固定する手段と、 該電機子コイル、 3個の該磁電変換素子及び該回 転速度検知装置の第 1 のプリ ン 卜基板の出入力端子を該第 2のプリ ン 卜基板の所要端子に接続配線を行なう手段と、 該固定電機子の中 央空孔に固定された軸受によ り回動自在支持されると と もに該マグ ネッ 卜回転子の磁極面が僅かな空隙を介して該電機子コイル面と対 向するように該マグネッ ト回転子に固定された回転軸と、 によ り構 成されたことを特徴とする偏平なブラシレスコアレス直流電動機。