JPH088766B2 - ブラシレスモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は小型ファンの駆動用などに使用するブラシ
レスモータに関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種のブラシレスモータにおいては、例えば
特公昭60−42700号にみられるように、打抜き鋼板を積
層したステータコアのスロットに巻線を直巻してステー
タとし、このようなステータを用いてロータを回転させ
るようにしている。

しかしながらこのような構成であると、巻線とステー
タコアとの絶縁やステータコアのスロットへの巻線の巻
付けが面倒で、その組立の自動化が難しいという問題が
あった。そこで本出願人は、特願昭61−276084号として
既に出願をしてあるように、巻線を巻回したボビンに対
して同軸的に、マグネットを備えたロータを回転自在に
設ける一方、ボビンの巻線に基づいて励磁可能な複数の
磁極を設け、これら磁極をロータのマグネットに対向し
て配置させてロータを回転させるように構成し、これに
より組立が簡単で容易にその自動化が可能となるように
した。

（発明が解決しようと問題点） ところが、このようなブラシレスモータにおいて、磁
極の配置状態によってはロータの自起動が困難となるこ
とがあった。この発明はこのような問題点の解決を目的
としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明はこのような問題点を解決するために、円筒
状の磁芯を有し、前記磁芯の外周には２本の巻線が巻回
されたボビンが装着され、前記磁芯の内周には軸受が設
けられ、マグネットを備えた円板状のロータの回転軸が
前記軸受を介して前記磁芯に回転自在に支持され、前記
磁芯の両端部は前記ボビンの両端側の外方に突出し、こ
の磁芯の一方の端部にその外周側に張り出す円板状のフ
ランジが設けられ、このフランジの外周に、前記ボビン
を囲む円筒状の一つの磁極体が取付けられ、磁芯の他方
の端部には、前記円筒状の磁極体の開口部の内側に配置
する平板状の他の一つの磁極体が取付けられ、前記円筒
状の磁極体の開口縁部および前記平板状の磁極体の端部
にそれぞれ複数の磁極が形成され、これら磁極は前記ロ
ータの回転軸を中心とするその外周側に配置し、かつロ
ータのマグネットに離間して対向し、一方の磁極体の磁
極と他方の磁極体の磁極とが前記マグネットの周方向に
沿って交互に配置し、前記マグネットに着磁された極性
を位置検知素子で検知し、この検知に基づいて前記巻線
に対する通電を電子回路を介して制御することにより前
記ロータを回転させるものであって、前記各磁極体の各
磁極は、ロータの回転中心軸を中心とする扇形に形成さ
れ、前記一方の磁極体の各磁極におけるその扇の広がり
の角度の幅が、他方の磁極体の各磁極における扇の広が
りの角度の幅と異なり、かつ前記一方の磁極体の各磁極
の相互間に配置した前記他方の磁極体の各磁極が、それ
ぞれの相互間の中間からロータの回転方向に偏位した位
置に配置するようにしたものである。

〔作用〕

無通電時に第５図（ａ）に示す波形のリラクタンスト
ルク（コギングトルク）が生じる。また、２本の巻線に
対する通電の切替えにより、同図（ｂ）に示す波形の電
磁トルクが生じる。したがって通電時に、同図（ｃ）に
示すように、前記リラクタンストルクと電磁トルクとの
合成の波形の駆動トルクが得られる。この駆動トルクの
波形から分るように、回転自在なロータがいかなる回転
角の位置にあっても、常に一定方向の駆動トルクが生
じ、かつ駆動トルクが０となる位置、すなわちデットポ
イントがない。したがってロータがいかなる位置に停止
していても自起動が可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について第１図ないし第５
図を参照して説明する。

図中１は電気絶縁材で形成されたボビンで、このボビ
ン１に２本の巻線２がバイファラ巻で巻回されている。
そしてこのボビン１の中心孔に、磁性材からなる円筒状
の磁芯３が嵌挿固定され、この磁芯３の内部に回転軸４
が挿入され、この回転軸４が軸受５を介して回転自在に
支持されている。回転軸４の上端には、磁性材からなる
円板状のヨーク６が水平に取付けられ、このヨーク６の
下面にリング状のマグネット７が接着剤などで取付けら
れ、これらヨーク６およびマグネット７によりロータ８
が構成されている。マグネット７には、第４図に示すよ
うに、その周方向に沿う1/4等分ずつに交互にＮ極とＳ
極が着磁されている。

磁芯３の上下の端部は前記ボビン１の両端側の外方に
突出し、この磁芯３の下端部にはその外周側に張り出す
円板状のフランジ3aが形成されている。そしてこの磁芯
３にそれぞれ磁性材からなる第１および第２の磁極体1
0.11が取付けられている。第１の磁極体10は、ボビン１
を囲む円筒状に形成され、磁芯３のフランジ3aの外周に
加締めや圧入などの手段により結合されて磁芯３と磁気
的に接続され、また第２の磁極体11は平板状に形成さ
れ、磁芯３の上端の外周に加締めや圧入などの手段によ
り係合されて磁芯３と磁気的に接続されている。第１の
円筒状の磁極体10は上端の開口周縁に互いに対向する一
対の磁極10a.10bを一体に有し、これら磁極10a.10bが前
記マグネット７の下方側に配置してそのマグネット７と
離間して対向している。第２の平板状の磁極体11はその
両端部分を磁極11a.11bとしており、これら磁極11a.11b
が第１の磁極体10の磁極10a.10bの相互間に配置してマ
グネット７と対向している。

ボビン１の上端面には、ロータ８の回転位置を検知す
る位置検知素子（ホール素子）14がマグネット７と対向
して設けられている。またボビン１の下端面には、前記
位置検知素子14の出力に応じて巻線2.2に対する通電を
制御する電子回路を備えた電子回路基板15が設けられて
いる。

しかして、位置検知素子14に対向するマグネット７の
極がＮ極であれば、電子回路基板15の電子回路による制
御で、ボビン１に巻回されたバイファラ巻の一方の巻線
２が通電され、磁極11a.11bがＮ極に、磁極10a.10bがＳ
極に励磁され、逆に位置検知素子14に対向するマグネッ
ト７の極がＳ極であれば、ボビン１に巻回されたバイフ
ァラ巻の他方の巻線２が通電され、磁極11a.11bがＳ極
に、磁極10a.10bがＮ極に励磁され、これによる反発お
よび吸引作用でロータ８が回転する。

第１および第２の磁極体10.11の各磁極10a.10bおよび
11a.11bは第１図に示すように回転軸４を中心とする扇
形に形成されているが、その扇の広がり角度の幅（以
下、角度幅という）について述べると、第１の磁極体10
の磁極10a.10bの角度幅と、第２の磁極体11の磁極11a.1
1bの角度幅とが異なり、さらに第１の磁極体10の一方の
磁極10aの角度幅と他方の磁極10bの角度幅とが異なって
いる。例えば第１の磁極体10の一方の磁極10aの角度幅
が85゜、他方の磁極10bの角度幅が71゜で、第２の磁極
体11の各磁極11a.11bの角度幅がそれぞれ45゜である。
そして第２の磁極体11の磁極11a.11bは、第１の磁極体1
0の磁極10aと10bとの相互間の中間からロータ８の回転
方向に偏位し、磁極11a.11bのセンターと磁極10aのセン
ターとの角度が71゜となる位置に配置している。そし
て、第１の磁極体10の他方の磁極10bと第２の磁極体11
の他方の磁極11bとの相互間で、かつ磁極10bに隣接した
位置に前記位置検知素子14が配置している。

このような構成によれば、無通電時に15図（ａ）に示
す波形のリラクタンストルク（コギングトルク）が生じ
る。また、二つの巻線2.2に対する通電の切替えによ
り、同図（ｂ）に示す波形の電磁トルクが生じる。した
がって通電時に、同図（ｃ）に示すように、前記リラク
タンストルクと電磁トルクとの合成の波形の波動トルク
が得られる。この駆動トルクの波形から分るように、回
転自在なロータ８がいかなる回転角の位置にあっても、
常に一定方向の駆動トルクが生じ、かつ駆動トルクが０
となる位置、すなわちデットポイントがない。したがっ
て回転自在なロータ８がいかなる回転角の位置に停止し
ていても自起動が可能となる。また、高効率化のために
は、磁気回路の磁気抵抗はできるだけ小さいほうがよ
く、したがって本実施例のように４極の場合、極の角度
幅は90゜に近いことが望ましい。本実施例では極の角度
幅をそれほど小さくすることなく、所定のリラクタンス
トルクを得るための最適な極の角度幅と配置になってい
る。

第６図はこの発明の他の実施例を示し、第２の磁極体
11の磁極11a.11bの角度幅が、第１の磁極体10の磁極10
a.10bの角度幅よりも大きくなるように構成して前記実
施例と同様の関係をもたせるようにしたものである。

なお、この発明は前記実施例のように４極構造のもの
に限らず、2n（ｎは正の整数）極構造のいずれにも適用
が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、回転自在なロ
ータがいかなる回転角の位置にあっても一定方向の駆動
トルクが生じて常にロータの自起動が可能になるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す平面図、第２図は同
じく分解状態の斜視図、第３は第２図のIII−IIIに沿う
断面図、第４図はロータを上下反転して示す斜視図、第
５図はトルクの発生状態を示す曲線図、第６図はこの発
明の他の実施例を示す平面図である。 ２……巻線、３……磁芯、７……マグネット、８……ロ
ータ、10.11……磁極体、10a.10b.11a.11b……磁極、14
……位置検知素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の磁芯を有し、前記磁芯の外周には
   ２本の巻線が巻回されたボビンが装着され、前記磁芯の
   内周には軸受が設けられ、マグネットを備えた円板状の
   ロータの回転軸が前記軸受を介して前記磁芯に回転自在
   に支持され、前記磁芯の両端部は前記ボビンの両端側の
   外方に突出し、この磁芯の一方の端部にその外周側に張
   り出す円板状のフランジが設けられ、このフランジの外
   周に、前記ボビンを囲む円筒状の一つの磁極体が取付け
   られ、磁芯の他方の端部には、前記円筒状の磁極体の開
   口部の内側に配置する平板状の他の一つの磁極体が取付
   けられ、前記円筒状の磁極体の開口縁部および前記平板
   状の磁極体の端部にそれぞれ複数の磁極が形成され、こ
   れら磁極は前記ロータの回転軸を中心とするその外周側
   に配置し、かつロータのマグネットに離間して対向し、
   一方の磁極体の磁極と他方の磁極体の磁極とが前記マグ
   ネットの周方向に沿って交互に配置し、前記マグネット
   に着磁された極性を位置検知素子で検知し、この検知に
   基づいて前記巻線に対する通電を電子回路を介して制御
   することにより前記ロータを回転させるものであって、 前記各磁極体の各磁極は、ロータの回転中心軸を中心
   とする扇形に形成され、前記一方の磁極体の各磁極にお
   けるその扇の広がりの角度の幅が、他方の磁極体の各磁
   極における扇の広がりの角度の幅と異なり、かつ前記一
   方の磁極体の各磁極の相互間に配置した前記他方の磁極
   体の各磁極が、それぞれその相互間の中間からロータの
   回転方向に偏位した位置に配置していることを特徴とす
   るブラシレスモータ。
2. 【請求項２】一方の磁極体および他方の磁極体は、それ
   ぞれ一対ずつ磁極を有している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。