JPH01243837A - コギングの小さい径方向空隙型の有鉄心形ｄｃモータ - 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】 ［発明の産業上の利用分野］ 本発明は、電機子コイルを巻線するのが非常に容易で量
産性に優れ、従来のＤＣモータ等において採用されてい
る有鉄心型ブラシレスモータのように大きなコギングが
生じるのをなくすと共に渦流損を少なくして損失が少な
く効率の良好なコギングの小さいＤＤモータ等に適する
径方向空隙型の有鉄心形ＤＣモータに関する。

［発明の技術的背景］ ＤＣモータには、ブラシとコミュテータを用いて整流を
行うブラシ付ＤＣモータと、電子回路を用いて転流を行
うブラシレスモータ（ＡＣサーボモータというものもい
る。これは、モータの見方による分類上の捕らえ方に過
ぎず、実質的に同じものである）とがあり、また電機子
コイルを巻線するための突極を有する有鉄心形と、電機
子コイルを巻線するための突極を備えていない無鉄心形
とがある。

また有鉄心形ＤＣモータは大きなトルクを出すことがで
きる反面、大きなコギングが生じて滑らかな回転を行う
ことができない欠点があり、無鉄心形ＤＣモータは、コ
ギングが発生せず、滑らか且つ高速回転に適する反面、
大きなトルクを出すことができない欠点がある。

ここに有鉄心形ＤＣモータは、大きなコギングが発生す
るものの、大きなトルクを出すことができることから、
多用されているモータの一種である。

この有鉄心形ＤＣモータは、アウターロータ形とインナ
ーロータ形とがあるが、電機子コイルを容易に巻線でき
る安価なものを得ようとする場合、有鉄心形ブラシ付モ
ータでは、インナーロータ形を採用し、有鉄心形ブラシ
レスモータでは。

アウターロータ形が多く採用されている。

その理由は、外周に電機子コイルを巻線するための突極
を有する電機子鉄心を採用できるため。

当該電機子鉄心の外周方向から上記突極に極めて容易に
電機子コイルを巻線できる外巻方式を採用できる為、製
造が簡単で、安価に量産できることによる。

このように大きなトルクが得られ、電機子コイルを容易
に電機子鉄心の突極に巻線できる外巻方式を採用できる
径方向空隙型の有鉄心形ＤＣモータは、非常に有用なも
のである６ しかしながら、かかる外巻方式を採用できる径方向空隙
型の有鉄心形ＤＣモータでは、突極があるために、大き
なコギングが生じ、滑らかな回転を行うことができない
。そのために、コギングトルクを減少させる方法として
１突極に補助溝を付けたり１或いは補助突極を形成した
り、突極をスキュウさせたり等の工夫が従来よりなされ
てきているものの、コギングを完全に無くすことが出来
す７例えば、ＶＴＲ用等に用いると、コギングの発生が
大きな悪影響を与えることがある。

そこで先に本発明者の１人は、有鉄心型電機子鉄心の外
周に形成した突極に電機子コイルを巻装してなる有鉄心
型電機子と、該有鉄心型電機子の外周の径方向の空隙を
介してＮ極、Ｓ極の磁極を２Ｐ（Ｐは１以上の整数）個
有する界磁マグネットを対向配設して相対的回動をなす
ようにした有鉄心形ＤＣモータにおいて、上記界磁マグ
ネットと空隙を介して対向する有鉄心型電機子の外周に
厚みの薄いシート状磁性体を複数ターン巻装するなどし
て径方向に積層された磁性体を設け、上記ｆ＃層層性性
体存する有鉄心型電機子または界磁マグネッＩ・のいず
れか一方を固定子とし、他方を回転子として相対的回動
をなすようにしたコギングが殆ど生じない径方向空隙型
の有鉄心形ＤＣモータを提供することで、従来の欠点を
解消した。

かかる径方向空隙型の有鉄心形ＤＣモータは。

コギングが殆ど生しないため滑らかに回転する有用なも
のである。

しかしながら、かかる有鉄心形ＤＣモータは。

有鉄心型電機子の外周に−様なシート状磁性体３巻装固
定しているため、渦流損を比較的小さく押さえることが
出来るものの、更に渦流損の発生を小さく押さえて損失
の少ない効率の良好なコギングの小さい径方向空隙型の
有鉄心形Ｄｃモータが求められていた。

［発明の課題］ 本発明は、電機子コイルを電機子鉄心の外周に形成した
突極に外巻方式によって、極めて容易に巻線できる径方
向空隙型の有鉄心形ＤＣモータにおいて、コギング極め
て小さくなるようにして。

滑らかな回転が行えるようにし、サーボモータに適する
ようにすると共に渦流損を極めて小さく押さえて効率の
良いコギングの小さい径方向空隙型の有鉄心形ＤＣモー
タを得ることを課題になされたものである。その他の本
発明の課題は、以下の説明によって明らかにする。

［発明の課題達成手段］ かかる本発明の課題は、有鉄心型電機子鉄心の突極に電
機子コイルを巻装してなる有鉄心型電機ｒと、該有鉄心
型電機子の外周の径方向の空隙を介してＮ極、Ｓ極の磁
極を２Ｐ　（Ｐは１以上の整数）個有する界磁マグネッ
トを対向配設して相対的回動をなすようにした有鉄心形
ＤＣモータにおいて、上記界磁マグネットと空隙を介し
て対向する有鉄心型電機子の外周に渦流損と少なくする
ために複数の透孔を形成した厚みの薄いシート状磁性体
を複数ターン巻装するなどして径方向にｆＩＮされた磁
性体を設け、上記積層磁性体を有する有鉄心型電機子ま
たは界磁マグネットのいずれか一方を固定子とし、他方
を回転子として相対的回動をなすようにすることで達成
できる。

なお１本発明は、ブラシ付ＤＣモータおよびＤＣブラシ
レスモータ何れにも適用があり、ブラシ付ＤＣモータで
はインナーロータ形となっていて、ブラシとコミュテー
タを用いた機械接触式整流機構を用いているのに対し、
ＤＣブラシレスモータではアウターロータ形となってお
り、ホール素子等の位置検知素子（位置検知素子レスの
場合は不要）及びスイッチング素子を用いて構成した電
子転流回路を用いて転流しているだけの差異なので、以
下に示す実施例では、ＤＣブラシレスモータのみを説明
する。

［発明の第１実施例］ 第１図は第１実施例としての本発明のアウターロータ形
のコギングの小さい径方向空隙型の有鉄心形ブラシレス
モータ１の８ＵＴ面図で、第２図は同ブラシレスモータ
１の分解斜視図（ただし、ステータ電機子鉄心を明らか
にするために電機子コイルは省略したものとなっている
〉、第３図はステータ電機子鉄心の斜視図、第４図はシ
ート状磁性体と突極との展開図で、以下主に第１図乃至
第４図を参照して９本発明の詳細な説明する。

アウターロータ形のコギングの小さい径方向空隙型の有
鉄心形ブラシレスモータ１のブラシレスモータ本体２は
、磁性体でできたカップ型ケーシング３と、このケーシ
ング３の下端開口部を閉じるための磁性体でできた蓋体
４とよりなり、ケーシング３の半径外側方向に伸びた鍔
５に形成した透孔と蓋体４に形成した螺子孔とを一致さ
せ、螺子６を螺着することでケーシング３と蓋体４を固
定している。上記蓋体４に形成した透孔７には。

軸受ハウス９の下端に形成しな鍔８を蓋体４に係合させ
て蓋体４の上部に伸びる円筒状の軸受ハウス９を固定し
ている。

軸受ハウス９の上下両端部には、ボールベアリング等の
軸受１０，１１が装着され、該軸受１０．１１によって
回転軸１２が回動自在に軸支されている。回転軸１２に
は、カップ型マダイ・ノドロータ１３が第２図に示すよ
うに固定されζ−体して回転するようになっている。こ
のマグオ・ノドロータ１３と径方向の空隙１４を介して
対向する固定側には第３１１２Ｉに示すような有鉄心型
ステータ電機子１５が固定され、相対的回動をな丁よう
になっている。

この実施例における径方向空隙型の有鉄心形ブラシレス
モータ１においては、３相モータを図示している。

そのために、上記カップ型マグネットロータ１３の内面
には、極配向且つアキシャル配向で機絨角で４５度の幅
で、順次、Ｎ極、Ｓ極の磁極を交互等間隔に着磁して８
極の駆動用Ｉｉｉ極（界磁マグネット）１６を形成して
いる。

またカップ型マグネットロータ１３の下端部内周には、
微細なピッチで（なお１図面では図面作　、成の都合上
、大きな幅で描いているが）Ｎ［ｉ、Ｓ極（これらの磁
極は実質的にＮ極２８極の作用をなすものであってもよ
い）の磁極を交互に１例えば５０〜３００μｍピッチで
多極着磁してロータリ磁気エンコーダ磁極１７を形成し
ている。

なお、第２図においては、マグネットロータ１３の内周
部に上記したような磁気エンコーダ磁極１７を着磁形成
しているため、その外周には反対の磁極か現れることに
なり、その反対の磁極を描いているが、内周部はそのｇ
ｉ極と異極となっている。

また、マグネットロータ１３の磁気エンコーダ磁極１７
間に磁性体を介在させるなどして磁気エンコーダ磁極１
７が駆動用磁極１６の磁束の影響を受けないようにして
おくと都合が良い。

上記マグネットロータ１３の内周部には、径方向の空隙
１４を介して第３図に示すような有鉄心型ステータ電機
子１５を円筒状の軸受ハウス９の外周に固定している。

このステータ電機子１５は、軸方向に厚みが薄く、渦流
損を少なくするために表面に絶縁層を形成した鋼板を軸
方向に積層してなる積層鋼板で一体形成された第２図に
示すようなステータ電機子鉄心１８を有する。

このステータ電機子鉄心１８は、軸受ハウス９の外周部
に固定するため、内周部が空胴部となっている円筒状部
１８ａの外周に等間隔に放射状に設けられた６個のＴ字
型突極１８Ａを一体形成している。

このＴ字型突極１８Ａは９円筒状部１８ａの外周に放射
状に伸びる細首導体部１８ｃの最先端部に、開角がマグ
ネットロータ１３の駆動用磁極１６の一磁極の幅１すな
わち４５度の開角の突極片１８ｂを一体形成したものと
なっている。突極片１８ｂの開角をマグネットロータ１
３の駆動用磁極１６の一磁極幅に一致させた理由は１反
トルクが入らず、効率の良い３相１８０度リニア往復通
電方式の構造に適するようにしたためである。

上記それぞれのＴ字型突極１８Ａの細首導体部１８ｃに
は、電機子コイル１９（第２図においては、ステータ電
機子鉄心１８の構造分示すために電機子コイル１９分描
いていない）を集中巻きして、上記Ｔ字型突極１８Ａ間
のスロット２０内に当該電機子コイル１つを収納してい
る。

上記のようにステータ電機子鉄心１８に電機子コイル１
９群を巻装して、その外周に渦流損を少なくするために
複数の透孔３４を形成した厚みの薄σ）１例えば望まし
くは数十乃至数百μｍ程度の厚みのシート状磁性体２１
を複数ターン巻装固定して、当該シート状磁性体２１を
径方向に密接して積層固定している（図では図面作成の
都合上。

この部分の厚みを厚く描いているが、実際には厚みは非
常に薄く形成される）。このように複数ターン巻装した
シート状磁性体２１は、径方向における厚みとして１ｍ
ｍ程度以下のものを種々形成したところ、磁束の低下は
少なくトルクの低下は無視でき、しかも殆どコギングが
発生しないものを得ることができた。

なお、このようなシート状磁性体２１をステータ電機子
鉄心１８の外周に巻線すると、第３図に示すようにシー
ト状磁性体２１が重なる部分があるため、その重なる部
分が他の部分よりも径方向に厚みのあるものとなるが、
かかるシート状磁性体２１は上記したように非常に厚み
の薄いものであるため、当該型なる部分が生じたとして
も、殆ど無視できるもので、仮に少しｔｑみのあろシー
ト状磁性体を用いたとしても、従来のように大きなコギ
ングが発生する事が無く、殆どコギングを発生しないも
のを得ることができる。

なお、更に望ましい方法を説明すると、シート状磁性体
２１の巻始め端と巻き終わり端とが、複数Ｊテのシート
状磁性体２１を介して接合するような状態に巻装するこ
とである。このようにすると、ステータ電機子鉄心１８
の外周に複数ターン巻かれたシート状磁性体２１の径方
向の厚みか均一化され、当該ステータ電機子１５とマグ
ネットロータ１３間の空隙１４の厚みを均一にでき。

従ってコギングを殆ど発生させることがないので、所謂
コギングレス径方向空隙型の有鉄心形ＤＣブラシレスモ
ータを得ることができる。

なお、シート状磁性体２１としては、非常に厚みを薄く
できるパーマロイ、アモルファス等の合金を用いると種
々のものを容易に設計できるわけであるが、更に望まし
くはシート状磁性体２］としては、シート状に形成した
高透磁率磁性体１例えば純鉄系若しくは純鉄系に近いも
のを用いると望ましいものを得ることができる。

またシート状磁性体２１として、一般モータの電機子鉄
心を構成する積層鋼板を形成するような材質を用いても
よい。しかし、このようなもので、厚みのあるものを使
用する場合には、その巻線ターン数を減らせば良い。

上記のようにシート状磁性体２１は、渦流損を少なくす
るために、その表面に絶縁層を形成したものを用いると
都合良いものとなる。あるいは。

シート状磁性体２１の少なくとも一方の面に接着剤を塗
布しておき、ステータ電機子鉄心１８の外周に巻線する
ことで接着固定しても良い。その他に望ましい方法とし
ては、シート状磁性体２１として、アルコールや熱処理
によって融着し、その後において固化するような自己融
着材を施したシート状磁性体２１を用いると良い。

このような、シート状磁性体２１とステータ電機子鉄心
１８とにより、ブラシレスモータ１の損失となる渦流損
の発生をかなり少なくできる。

またステータ電機子鉄心１８の外周に径方向に厚みの薄
い磁性体を積層するのにシート状磁性体２１の巻線ター
ン数を調節できるようにして、マグネットロータ１３と
ステータ電機子１５面間の空隙１４の厚みを所定の厚み
に容易′に調節できるようにしている。なお、空隙１４
の厚さを調節するのに、従来においては、マグネットロ
ータ面或いはステータ電機子鉄心面を加工するなど、厄
介な方法を採用していた。とくにマグネットロータ面を
微妙に加工することは厄介で、マグネットの種類によで
は、当該マグネットを破損する惧れが高かった。

然るに本発明では、シート状磁性体２１の種類および巻
線ターン数を選択するだけで良いので。

上記空隙１４長を容易に調節できる。

また別の理由としては、上記したようにコギングの発生
を殆どなくすと共にブラシレスモータ１の渦流損を小さ
くシ、当該ブラシレスモータ１の効率を良好にするため
である。

蓋体４の上面には、プリント基板２２が配設固定され、
この基板２２には駆動用磁極１６を検出するためのホー
ル素子等の位置検知素子２３が配設され、駆動用磁極１
６の検出磁極信号に応じて電機子コイル１９群に電子転
流回路によって適宜な方向の電流を通電するようにして
いる。

またプリント基板２２には、ロータリ磁気エンコーダ磁
極１７を検出するための磁気センサとして選択した磁気
抵抗素子２４を配設している。プリント基板２２に配設
した電気部品２５は、電子転流回路ならびに磁気エンコ
ーダ回路を構成する為のものである。

上記したように駆動用磁極１６とステー　タ電機子１５
とによって、アウターロータ方式の径方向空隙型の有鉄
心形ブラシレスモータが構成され。

またロータリ磁気エンコーダ磁極１７と磁気抵抗素子２
４とで、ロータリ磁気エンコーダが形成されることにな
る。

なお、上記磁気エンコーダ磁８ｉ１７と径方向の微細な
空隙１４を介して対向する磁気抵抗素子２４の変わりに
ホール素子、ホールＩＣ，！気ヘッド等の他の磁気セン
サを用いても良いが、磁気エンコータ磁極１７は、微細
なピッチでＮ極。

Ｓ極が交互に形成されているため、Ａ相、Ｂ和の磁気エ
ンコーダ信号を得るには、２個の磁気センサを互いに電
気角で９０°位相をずらせて配設しなくてはならないた
め１Ｍｉ立調整が厄介になるので、できれば磁気センサ
としては２個の磁気センサの位置合わせが不要な１個の
磁気センサで済む磁気抵抗素子２４を用いるのが望まし
い。

特にこの磁気抵抗素子２４は、一つの磁気センサであり
ながら、Ａ相及びＢ相の磁気エンコーダ信号が得られる
のみならず、磁気抵抗素子２４のパターンの設計仕様に
よってはＺ相の信号まで得ることができて望ましいもの
となる。従って、この実施例では、磁気センサとして、
磁気抵抗素子２４を用いている。

第５図は、上記磁気エンコーダ磁極１７と磁気抵抗素子
２４とで構成されるロータリ磁気式エンコーダの説明図
で、マグネットロータ１３の内周下端部には、上記した
ようにＮ極（符号２６Ｎとする〉、Ｓ極（符号２６Ｓと
する）の磁極を交互等間隔に微細ピッチで多極着磁した
ロータリ磁気エンコーダ磁極１７が形成され、径方向の
空隙１４を介して対向する固定（ｌ！Ｉ（上記ケーシン
グ３）位置に磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）２４を対向配
設して形成している。

上記磁気エンコーダ磁極１７のＮ極２６Ｎ、Ｓ極２６Ｓ
それぞれの磁極幅は、λ（電気角で２πで表される幅に
等しい）幅で着磁されている。

また磁気抵抗素子２４は１例えば強磁性体磁気抵抗効果
素子を用いるとして、先ず磁気エンコーダの原理を説明
するなめに、磁気抵抗素子２４を構成する強磁性体薄膜
で形成された素線である磁気抵抗エレメント２７につい
て第５図を用いて説明する。

この磁気抵抗エレメント２７は、数千Ａ単位程度の厚み
でＮｉ−Ｃｏ系の金属薄膜〈強磁性金属薄膜〉をガラス
等の基板に真空蒸着やエツチング等の手段で形成するこ
とで上記磁気抵抗素子２４を形成できる。

磁気抵抗エレメント２７は、第５図に示すように、これ
に流れる電流Ｉと磁束２８どの方向が垂直となるように
配設しておくと、磁束２８は、Ｎ極２６ＮからＳ極２６
３に向かう。

この磁気抵抗エレメント２７は、第６図に示すように磁
束２８内において横方向の磁束２８Ｘによって、抵抗値
の減少をきたす。尚、２８Ｙは。

編方・向の磁束を示す。

このときの磁気抵抗エレメント２７の抵抗の変化率は、
数２６で、磁気エンコーダ磁極１７の一磁極の幅をλと
したとき、λ／４及び３λ／４の位置における時の磁気
抵抗エレメント２７の抵抗値をＲ１抵抗の変化値をΔｒ
とすると、磁極（２６Ｎまたは２６Ｓ）と磁気抵抗エレ
メント２７の位相θ（−磁極幅２６Ｎ、２６Ｓをそれぞ
れ電気角で２πとしたときの位相θとする）における抵
抗値Ｒ（θ）は。

Ｒ（θ）−Ｒ−Δｒ−ｃｏｓθ　　（１）で表すことが
できる。

横方向の磁束２８Ｘは２位相θ、磁気抵抗エレメント２
７及び磁気エンコーダ磁極１７の距離に関係し、磁気抵
抗エレメント２７も、それに応じた抵抗値Ｒをとる。

尚、磁気抵抗素子２４の場合、ホール素子等の他の磁気
センサと異なり、磁界中心（Ｎ極２６Ｎ、Ｓ極２６Ｓそ
れぞれの中間部のところの磁界状態）では、横方向の磁
束が無いため無磁界と同様に出力信号が変化しないとい
う特徴がある。

上記した１本の磁気抵抗エレメント２７を有する磁気抵
抗素子２４によっては、Ａ相及びＢ相の磁気エコーダ信
号を得ることができないので、第７図に示すように４本
の磁気抵抗エレメント２７ａ、２７ｂ、２７ａ’　、２
７ｂ’をそれぞれ順次にλ／４だけずらして形成し、Ａ
相及びＢ相の磁気エンコーダ信号を得るようにしている
。

この磁気抵抗素子２４は、Ａ相の磁気エンコータ信号を
得るなめに２つの磁気抵抗エレメント２７ａ、２７ａ’
と、Ｂ相の磁気エンコーダ信号を得るために磁気抵抗エ
レメント２７ｂ。

２７ｂ′を形成したものとなっている。

磁気抵抗エメント２７ａと２７ａ゛は、互いに逆位相と
なるように、磁気エンコーダ磁極１７の一磁極（Ｎ極２
６ＮまたはＳ極２６Ｓ）の幅をλ（電気角で２π）とす
るとき１λ／２幅ずらせて形成している。

同様に磁気抵抗エレメント２７ｂと２７ｂ′とは、互い
に逆位相となるように、λ／２幅すらせて形成している
。

また磁気抵抗エレメント２７ａと２７ｂ、及び２７ａ°
と２７ｂ“とは、互いにλ／４幅ずらして形成されてい
る。

従って、磁気抵抗素子２４は、λ／４ピッチすれて順次
、磁気抵抗エレメント２７ａ、２７ｂ。

２７ａ’、２７ｂ’　を形成している。

このように形成された磁気抵抗素子２４がらの磁気エン
コーダ信号分処理する回路としては２例えば第８図に示
すようなものを用いる。

この磁気エンコーダ信号処理回路２つは、抵抗器３０−
１．　　・・・、３０−４により、ブリッジを構成して
抵抗変化を電圧変化に変換し、コンパレータ３１−１．
３１−２により、第９図（ａ）、（ｂ）に示すような９
０°位相が異なる２つの矩形波の磁気エンコーダ信号３
２−１゜３２−２を得ることができるようにしている。

この矩形波の磁気エンコーダ信号３２−１゜３２−２の
立ち上がりまたは立ち下がり波形をカウンタによって計
数すれば、ロータリ磁気エンコーダの回転角を計測でき
る。

この矩形波の磁気エンコーダ信号３２−１゜３２−２は
、２逓倍形回転方向弁別回路３３に加えることで、右回
転パルス及び左回転パルスを得て、このアップ信号また
はダウン信号を、アップダウンカウンタ３４に加えるこ
とで、現在の回転角を得る。

したがって１本発明の有鉄心形ブラシレスモータ１では
２位置検知素子２３がマグネットロータ１３の駆動用磁
ｉ１６の磁極に応じた信号を出力することで１図示しな
い電子転流回路によって電機子コイル１９群に所定方向
の通電を行うことによって回転トルクが発生し、マネッ
トロータ１３を所定方向に回転させるので、該ロータ１
３が回転するとこれに形成されたロータリ磁気エンコー
ダ磁ｆ！１７も一体して回転するので、これを磁気抵抗
素子２４が検出するのことにより１回転角。

回転方向１回転速度等が判別し、フィードバックループ
して図示しないコントローラを介して、電機子コイル１
９群への通電をコントロールすることによ、す、当該有
鉄心形ブラシスモータ１の回転速瓜１回転方向１位置決
め等をサーボすることができる。

［発明の第２実施例］ 第１０図は１発明の第２実施例を示す有鉄心型ステータ
電機子３５の斜視図を示す。

このステータ電機子３５は、ステータ電機子鉄心１８の
外周にシート状磁性体２１を巻装するのでなく、積層鋼
板等によって予め径方向に適宜な層数にて積層されたシ
ート状磁性体によってリング状に形成したリング状磁性
体を３６を固定したものどなっている。固定方法につい
ては、接着剤にて接着したり、圧接により固定したり等
適宜な方法を採用すれば良い。

特に、このようなリンク状磁性体３６の場合。

予めこのような形状となるように遠心鋳造法によって形
成しておくと更に望ましい。なお、この磁性体３６の場
合にも、渦流損を少なくするために複数の透孔３７を形
成している。この場合のメリットについては、上記磁性
体２１の場合と同様となるので、その説明は省略する。

［発明の第３実施例］ 第１１図は本発明の第３実施例を示すアウターローター
形の径方向空隙型の有鉄心形ブラシレスモータ３８の主
要部を表す分解斜視図、第１２図は同有鉄心形ステータ
電機子３つの斜視図、第１３図はシート状磁性体４０と
突起１８Ａとの展開図で、上記実施例と共通する箇所の
説明については省略する。

この実施例では、突極１８Ａの外周を均一にシート状磁
性体やリング状磁性体で巻装形成してしまうことの弊害
、即ち突極］、８Ａ間を磁性体で連結して磁気的にショ
ートしてしまうことで突極１８Ａにて形成されるＮ極、
Ｓｌの磁力の低下により、大きなトルクが得られなくな
る弊害を防ぐためになされたものである。

このために、突極１８Ａの外周に巻装されるシート状磁
性体４０には、突極１８Ａ間の外周に巻装されるシート
状磁性体４０には、突極１８Ａ間のスロット２０と対向
する部分にのみ渦流損を少なくするための透孔４１を形
成して、突極１８Ａ同士を磁気的にショートすることに
よる突［！１８Ａよりの発生磁界の低下を極力防ぎ、大
きなトルクが得られるようにしている。

［発明の第４実施例コ 第１４図は本発明の第４実施例を示すアウターロータ形
の有鉄心型ブラシレスモータにおける有鉄心形ステータ
電機子４２の斜視図を示すもので、第２実施例に示した
有鉄心形ステータ電機子３５と構成的には同じであるが
、リング状磁性体４３には、第３実施例の有鉄心形ステ
ータ電機子３つと同様に突極１８Ａ間のスロット２０と
対向する部分にのみ渦流損を少なくするための透孔４４
を形成している。このようにした目的は、第３実施例の
場合と同様である。

［発明の第５実施例］ 第１５図は本発明の第５実施例を示すアウターロータ形
の有鉄心型ブラシレスモーフ４５の主要部を表す分解斜
視図、第１６図は同有鉄心形ステータ電機子４６の斜視
図、第１７図はシート状磁性体４７と突極１８Ａとの展
開図で、第３実施例の有鉄心形ステータ電機子３つの改
良を更に行ったものである。

即ち７有鉄心形ステ一タ電機子４６では、有鉄心形ステ
ータ電機子３９のシート状磁性体４０を用いたものより
も更に渦流損が少なく効率に優れた有鉄心型ステータ電
機子４５を得るために。

シート状磁性体４７のスロット２０と対向する部分にも
渦流損を少なくするための透孔４８を形成している。

［本発明の第６実施例］ 第１８図は１本発明の第６実施例を示す有鉄心形ステー
タ電機子４９の斜視図を示すもので、この目的は、上記
第５実施例の場合と同じで、第４実施例の場合の改良を
図ったもので、突極１８Ａの外周゛に形成したリング状
磁性体５０には、スロット２０と対向する部分よりもそ
の数は少ないが、突極１８Ａと対向する部分にも渦流損
を少なくするための透孔５１を形成している。

［発明の他の実施例コ なお、上記したステータ電機子１５，３５゜３９．４２
．４６及び４つにおいて、これを採用するブラシレスモ
ーフを更に効率の良いものとするために、当該電機子１
５．３５，３９，４２゜４６及び４つの上下両端を適宜
な部材にて閉じ。

この閉じられたステータ電機子１５，３５゜３９．４２
．４６及び４９のスロット２０内に磁性粉、磁性粉混入
樹脂、磁性粉混入冷却オイルまたは冷却用シリコンオイ
ルを密閉しておいても良い。なお、上記の場合には、電
機子コイル１９群を絶縁体等にて保護しておくことが望
ましい。特に上記のように磁性粉、磁性粉混入樹脂、磁
性粉混入冷却オイルを用いると、透磁率も向上し、大き
なトルクを稼ぐことも可能になる。また磁性粉混入冷却
オイルまたは冷却用シリコンオイルをスロット２０内に
密閉しておくと、電機子コイル１９群の加熱による焼損
を防ぐことができ２サーボ用に適するように定格電流以
上の電流を瞬時的に過度に流しても、当該ブラシレスモ
ータ１を破損しないようにできて望ましいものを得るこ
とができる。

［発明の効果］ 本発明によると、径方向空隙型゛で、外巻方式を採用で
きる極めて巻線し易い有鉄心形ＤＣモータの持つコギン
グを極めて小さくするので、滑らかな回転が行えるのみ
ならず、渦流損も極めて小さくなるため、損失が少なく
、効率が良好で、精度の良いサーボ用に適する有鉄心形
ＤＣモータを優めて容易かつ安価に量産できるものとな
る。

また殆どコギングの発生しないことと関連して、極めて
簡（２）な構成で、実質的にエンコーダを一体形成した
と同じようにロータリ磁気エンコーダを形成しているの
で、特にブラシレスモータの場合には、市販の大型且つ
高価なエンコーダ分無用にして尚且つ小型で安価なサー
ボ用に適するコギングのほとんどない径方向空隙が他の
有鉄心形ブラシレスモータを得ることができる６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すアウターロータ形の
径方向空隙型の有鉄心形ブラシレスモータの縦断面図、
第２図は固有鉄心形ブラシレスモータの主要部を表す電
機子コイルを省略して描いた分解斜視図、第３図は固有
鉄心形ブラシレスモータの有鉄心形ステータ電機子の斜
視図、第４図はシート状磁性体と突極との展開図、第５
図乃至第７図は磁気抵抗素子とロータリ磁気エンコーダ
の説明図、第８図は磁気エンコーダ信号処理回路の説明
図、第９図は磁気エンコーダ信号波形図、第１０図は本
発明の第２実施例を示す有鉄心形ステータ電機子の斜視
図、第１１図は本発明の第３実施例を示す径方向空隙型
の有鉄心形ブラシレスモータの主要部を表す分解斜視図
、第１２図は固有鉄心形ステータ電機子の斜視図、第１
３図はシート状磁性体と突極との展開図１第１４図は本
発明第４実施例を示す有鉄心形ブラシレスモータの有鉄
心形ステータ電機子の斜視図、第１５図は本発明の第５
実施例を示す径方向空隙型の有鉄心形ブラシレスモータ
の主要部を表す分解斜視図、第１６１２Ｉは固有鉄心形
ステータ電機子の斜視図、第１７図はシート状磁性体と
突極との展開図、第１８図は本発明の第６実施例を示す
有鉄心形ステータ電機子の斜視図である。 ［符号の説明］ １・・・アウターロータ形のコギングかはとんどない径
方向空隙型の有鉄心形ブラシレスモータ、２・・・ブラ
シレスモータ本体。 ３・・・カップ型ケーシング、４・・　蓋体。 ５・・・鍔、６・・・螺子、７　　・透孔。 ８・・・鍔、９・・・軸受ハウス。 １０．１１・・・軸受、１２・・・回転軸。 １３・・・カップ型マグネットロータ。 １４・・・空隙、１５・・・有鉄心型ステータ電機子、
１６・　・駆動用磁極。 １７・・・ロータリ磁気エンコーダ磁極。 １８・・・ステータ電機子鉄心、１８Ａ・・・１字型突
極、１８ａ　　　円筒状部７ １８ｂ・・・突極片、１８ｃ・・・細首胴体部。 １つ・・・電機子コイル、２０・・　スロット。 ２１・・・ジ−１〜状磁性体、２２・・・プリント基板
、２３・・・位置検知素子、２４・・・磁気抵抗素子、
２５・・・電気部品、２６Ｎ・・・Ｎ極、２６Ｓ・・・
Ｓ極。 ２７．２７ａ、２７ａ’　、２７ｂ、２７ｂ’　　・−
・　　・・磁気抵抗エレメント。 ２８・　・磁束、２８Ｘ・・・横方向の磁束。 ２８Ｙ・・・縦方向の磁束。 ２つ・・・磁気エンコーダ信号処理回路。 ３０−１　、　　　・・、３０−４・・・抵抗。 ３１−１．３１−２・・・コンパレータ。 ３２−１．３２’−２・・・磁気エンコーダ信号。 ３３・　・２逓倍形回転方向弁別回路 ３４・・・透孔、３５・・・有鉄心形ステータ電機子、
３６・・・リング状磁性体、３７・・・透孔、３８・・
　径方向空隙型有鉄心形ブラシレスモータ、３つ・・・
有鉄心形ステータ電機子。 ／１０　・・シート状磁性体、４１・・・透孔。 ・１２・・・有鉄心形ステータ電機子。 ４３・・・リング状磁性体、４４・・・透孔。 ４５・・・径方向空隙型の有鉄心形ブラシレスモーフ。 ｌｌ　６・・・有鉄心形ステータ電機子。 ４７・・・シート状磁性体、４８・・・透孔。 １１０・・・有鉄心形ステ〜り電機子。 ５０・・・リング状磁性体、５１・・・透孔。 悄１図 ！？　二　電お転円トコイ１し １ｇ　　をへ玖気、Ｘｆｆ、ｉ円ト 、３４　　’　　＊うＬ 第２図 第６図 第９図 冨／１図 必Ｃ 第Ｃ口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）有鉄心型電機子鉄心の突極に電機子コイルを巻装
   してなる有鉄心型電機子と、該有鉄心型電機子の外周の
   径方向の空隙を介してＮ極、Ｓ極の磁極を２Ｐ（Ｐは１
   以上の整数）個有する界磁マグネットを対向配設して相
   対的回動をなすようにした有鉄心形ＤＣモータにおいて
   、上記界磁マグネットと空隙を介して対向する有鉄心型
   電機子の外周に渦流損を少なくするために複数の透孔を
   形成した厚みの薄いシート状磁性体を複数ターン巻装す
   るなどして径方向に積層された磁性体を設け、上記積層
   磁性体を有する有鉄心型電機子または界磁マグネットの
   いずれか一方を固定子とし、他方を回転子として相対的
   回動をなすようにした、コギングの小さい径方向空隙型
   の有鉄心形ＤＣモータ。
2. （２）上記有鉄心形ＤＣモータは、Ｎ極、Ｓ極の磁極を
   交互に等しい幅で２Ｐ（Ｐは１以上の整数）個有する界
   磁マグネットを回動自在に設け、径方向の空隙を介して
   外周に突極を有する有鉄心型ステータ電機子鉄心の上記
   突極に電機子コイルを巻装すると共に上記界磁マグネッ
   トと空隙を介して対向する有鉄心型ステータ電機子の外
   周に渦流損を少なくするために複数の透孔を形成した厚
   みの薄いシート状磁性体を複数ターン巻装するなどして
   径方向に積層された磁性体を設けてなるアウターロータ
   型有鉄心形ブラシレスモータである、特許請求の範囲第
   （１）項記載のコギングの小さい径方向空隙型の有鉄心
   形ＤＣモータ。
3. （３）上記渦流損を小さくするためにシート状の磁性体
   に形成した複数の透孔は、有鉄心型電機子鉄心の突極と
   対向するよりも突極間のスロットと対向するシート状の
   磁性体部分により多く形成してなる、特許請求の範囲第
   （１）項又は第（２）項記載のコギングの小さい径方向
   空隙型の有鉄心形ＤＣモータ。
4. （４）上記渦流損を小さくするためにシート状の磁性体
   に形成した複数の透孔は、有鉄心型電機子鉄心の突極間
   のスロットと対向するシート状の磁性体部分にのみ形成
   してなる、特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記
   載のコギングの小さい径方向空隙型の有鉄心形ＤＣモー
   タ。
5. （５）上記界磁マグネットは、Ｎ極、Ｓ極の磁極を交互
   等間隔に等しい幅で２Ｐ（Ｐは１以上の整数）個有し、
   上記突極は径方向に伸びたＴ字型突極となつており、該
   突極の最外周の突極片の開角を上記界磁マグネットの一
   磁極の幅若しくはほぼ一磁極の幅と等しく形成されたＴ
   字型突極を等間隔に３ｎ（ｎは１以上の整数）個有し、
   該Ｔ字型突極に３相通電構造となるように電機子コイル
   を巻線してなる、特許請求の範囲第（１）項乃至第（４
   ）項いずれかに記載のコギングの小さい径方向空隙型の
   有鉄心形ＤＣモータ。
6. （６）上記界磁マグネットを有するロータには、被着磁
   層に実質的にＮ極、Ｓ極の磁極を交互に微細なピッチで
   多極着磁したロータリ磁気エンコーダ磁極を形成してお
   り、該ロータリ磁気エンコーダ磁極に対向する固定側に
   は少なくともＡ相、Ｂ相の磁気エンコーダ信号を得るこ
   とができるように磁気センサを配設してなる、特許請求
   の範囲第（１）項乃至第（５）項いずれかに記載のコギ
   ングの小さい径方向空隙型の有鉄心形ＤＣモータ。