JPH02223366A - ブラシレスコアレスｄｃモーター - 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】 本発明はＮ−Ｓの磁極が交互に配置される回転子と、こ
の回転子の界磁磁石に面と向かって一個以上の空心型電
気子コイルが基板上に配置され一個の位置検出素子を含
む固定子との関連構成に成るディスク型ブラシレス　コ
アレス　ＤＣモーターに関するものであってより詳しく
はかかるディスク型ブラシレス　コアレス　ＤＣモータ
ーで電気子コイルが付ｉきれる＠路基板と固定子ケーシ
ング部材との組立の為のスクリューでコギング力を発生
させ死点除去を可能にするブラシレスコアレス　ＤＣモ
ーターに関するものである。

ＤＣモーターの構成を軽薄短小化せんとする傾向が増大
するに従ってＤＣモータ−・を構成する回転子と固定子
の不要な付属品及び部材を縮約せんとする努力が推し進
められて来た。この過程でブラシレス　コアレスなどの
ＤＣモーターが出現し、特にかかるＤＣモーターに於て
その回転の際電気子コイルに因るコイルトルク特性上回
転子の回転トルクがＯになる死点が存在する故にこのよ
うな死点を除去しながらその構造を簡単化せんとする形
態が第１図及び第２図のよう′に知られて来た。

一例として第１図では、回転子ヨーク（４１）に界磁磁
石（４２）を付着した回転子と上記界磁磁石（４２）に
面と向かって固定子ヨーク（４５）上に電気子コイル（
４３）を配置させた固定子及び位置検出素子が含まれた
関連構成で成り、上記固定子ヨーク（４５）は上記死点
除去の為の特別なのこぎり歯形態の構造を取っていた。

又、第２ｒＭでは、第１図ののこぎり歯状固定子ヨーク
の代りに電気子コイル（４３）内のコギングトルク発生
用鉄棒（４６）を設置した形態に成っている。上記第２
図のような構成に於ては回転子側界磁磁石（４２）が鉄
棒（４６）との関係で、停止した位置で作用する磁束分
布状態を第３図で示しており、死点付近での磁束分布状
態を第４図で示している。

一方、ブラシレス　コアレス　ＤＣモーターの電気子コ
イル付着用基板裏面にコギング発生用磁性体を色々な形
態に設置して上記ＤＣモーターでの死Ｋを除去せんとす
る方法が日本国公開実用新案公報昭第６１−１９２６７
４号、第６１−１９２６７６号、第６２−２３８７号に
提案されたことがある。ここでは回転子のコギングトリ
ク発生位置を４６！ｉ界磁磁石を有する回転子では２２
．５゜で発生きせ、６極界磁磁石を有する回転子では１
５°で発生させ、８極界磁磁石を有する回転子では１１
．５°で発生させている。

即ち、磁極幅の１／４地点でコギングトルクが発生する
ようにしている。従って、回転子の界磁磁石を４極に着
磁した場合の合成回転トルク曲線（ａ）は第５１ｍの如
く示される。上記第５図の合成曲線特性は理想的な状態
を示したものでありここで（ｂ）は電気子コイルに因る
トルク曲線で（Ｃ）はコギングトルク曲線を示す。

しかし、上記のような先行技術で第１図の如き技術は回
転子側の界磁磁石（４２）と面と向かフている固定子ヨ
ーク（４５）に死点除去の為の特別なのこぎり歯状の構
造を形成させることに囚ってその製作上の困難を伴い、
又、固定子ヨーク（４５）上面側に電気子コイル（４３
）を配置固定する時コイル被覆が剥がれるなどの不良率
が上昇するようになるので望ましくなかった。

又、第２図例の場合には空心状の電気子コイル（４３）
内側に特別な構造の鉄棒（４６）などを配置固定するこ
とになりこれに因る製作上の不利が増大する故にこれ亦
望ましくないものであった。

この外にも上記した日本国公開実用新案公報昭第６１−
１９２６７４号、第６１−１９２６７６号、第６２−２
３６７号に紹介された技術の場合ではａｍ基板裏面に配
置される別設の固定子ヨークを特殊に切開して成るもの
である故にこれ亦別途の固定子ヨーク所要に因る構造の
複雑性とかその製作上の不利が増加し望ましい構造とし
て期待し難いものであった。

特に、ここでは回路基板と固定子ヨークとの間に絶縁処
理が必然的に要求されるのでこれに伴う工数の増加に因
りその価格上昇を貰す原因にもなった。

このように上記例の先行技術ではブラシレスコアレス　
ＤＣモーターに於ける死点除去の為の特別な構造を伴い
その構成的要素を増加させるか複雑に維持きせる必要が
あるのでこのような物品の重量及び体積増加と価格上昇
の要因を内包して望ましいものではなかった。

本発明の目的はこのようなブラシレス　コアレス　ＤＣ
モーターで死点除去の為の固定子ヨークの特別な構造や
部品の増加を来きないブラシレスコアレス　ＤＣモータ
ーを提供するにある。

本発明のもう一つの目的は上記の如きモーターに於ける
死点除去の為の別途の部品や構造を要せざるに因ってか
かる物品の製作の容易性と価格の低廉化及び軽量化を良
好に維持し得るブラシレスコアレス　ＤＣモーターを提
供するにある。

本発明は特にこのようなモーターでその固定子側の回′
Ｉ８基板を固定子ケース内部に組立固定する為の手段と
して利用される単一のスクリューが死点発生除去の為に
基板上の特定箇所に選択的に配置固定される構成をその
特徴とするものである。

以下、添付図面を参考にして本発゛明を具体的に説明す
ると次のようである。

第６図は本発明に因る一実施例のＤＣモーターを示して
いる。ここでファン（２１ａ）が外延に一体として形成
された回転子胴体（２１）の中央部は固定子側中心の軸
受ハウジング（１５）に設置された軸（２２）に結合さ
れ上記回転子胴体（２１）内には環形の界磁磁石（２４
）が回転子ヨーク（２３）と共に固定設置きれる。

又、固定子ケース（１７）の底面より突出形成される支
柱（１３）に回路基板（１２）が固定されこの回′ｔ８
基板（１２）には上記回転子０！１の界磁磁石（２４）
と面と向かっている電気子コイル（１６）と位置検出素
子（１４）が−緒に配置固定きれている。

そして、上記回路基板（１２）と支柱（１３）とは単一
のスクリュー（１１）で組立固定される。

特に、スクリュー（１１）が貫通する基板（１２）上の
通孔（１８）は第８図の如く位置検出素子（１４）から
電気子コイル（１６）及び界磁磁石（２４）着磁幅の１
７５開角輻（４１着磁である場合１８°）位の位置をＱ
ｌとする時ここに形成され、コギング発生体としてのス
クリュー（１１）を上記Ｑ１位置に形成された通孔（１
８）を通して支柱（１３）に挿入固定する。

又、上記位置検出素子（１４）は電気子コイル（１６）
の有効コイル部の下面に配置固定され上記スクリュー（
１１）挿入位置Ｑ１は一例として回転子胴体（２１）の
回転方向が位置検出素子（１４）から時計方向であると
きの位置点になり、回転子胴体（２１）の回転方向が反
時計方向であるときは２１点がスクリュー（１１）の設
置位置点になる。

又、Ｑｌ−Ｑ４、Ｐ２−Ｐ４の位置は其れ其れ単一スク
リュー（１１）が挿入され得る位置を示しこれは次の公
式から得られる。

Ｑｌ　（ＰＬ）±ｎｙｒ／２（ｎ＝ｏ、１．２１．、、
、、、）または、 磁極幅の１１５±２ｎπ／Ｎ（ｎはＯを包含した正数、
ＮＬｔ磁橿数） 一方、上記単一スクリュー（１１）の頭形は円頭形にす
るのがよい。

第７図は上記スクリュー（１１）を受は入れる単一支柱
（１３）が固定子ケース（１７）胴体内部の所定位置に
突出形成された状態の一例を示している。

このようになっている本発明の一実施例の作用と効果を
説明すれば次のようである。

第６図乃至第８図で、固定子ケース（１７）の内部底面
に形成された支柱（１３）に一対の電気子コイル（１６
）が設置きれた基板（１２）上のＱ１位置の通孔（１８
）を通してスクリュー（１３）を挿入、固定子を構成し
、上記固定子ケース（１７）の中心軸（２２）に回転子
胴体（２１）を結合させた後上記電気子コイル（１６）
にＭ流を流せば、位置検出素子（１４）に因る位置検出
は伴うｍｅ回路（図示省略）に依ってブラシレスコアレ
ス　ＤＣモーターが回転するようになる。

このとき、磁極幅の１１５地点（４極の場合１８°）に
設置されるスクリュー（１１）の頭部分に依り形成され
るコギングトルクに因って死点が除去され回転子胴体（
２１）は時計方向に回転するようになる。

上記スクリュー（１１）の設置位１１Ｑ１の代りに上記
公式（磁極幅の１１５±ｎπ／２）に依って選定し得る
Ｑ２−Ｑ４位置中どの一つを任意に選択しても上記と同
一のコギング及び同一の回転方向トルクを得られるよう
になる。このような位置の変更は電気子コイル（１６）
の内径が小さい場合、スクリュー（１１）挿入時上記電
気子コイル（１６）の損傷の虞れを排除し得る利点が有
るようになる。

又、上記スクリュー（１１）の設置位置なＰ２位置に設
定する場合にも上記した所と同じコギングトリクが得ら
れるようになりこのときには回転子胴体（２１）の回転
方向が反時計方向になる。

ここでもスクリュー（１１）の挿入位置を２１、Ｐ３、
Ｐ４位１中どの一つを任意に選択しても同一のコギング
トルク及び同一の回転方向トルクを得られるようになる
。

第９図は、発明に伴う電気子コイル（１６）に因るトル
ク曲線（ｂ）とスクリュー（１１）に因るコギングトル
ク曲線（Ｃ）とに依った回転子胴体（２１）の合成回転
トルク曲線（ａ）　ｒｌＪを示している。

又、回転子の界磁磁石のｆｉｔ橿数が異なる場合は上記
した公式（ｌｉｌｌｉ輻の１１５±２ｎπ／Ｎ）からス
クリュー（１１）の設置位置を見付けることが出来る。

一方、上記スクリューの頭部形態は円頭形を利用するこ
とになるが、これはスクリュー（１１）と面と向かうよ
うになる界磁磁石（２４）の磁力がスクリュー（１１）
の−点に接続するようになるに因って上記スクリュー（
１１）の頭部分が常に磁極幅の中心に位置されるように
してコギングトルクに因る死点を除去するようになるの
である。

第１０図は、コギングトリクの発生位置点に従って変化
する起動電圧（Ｖ）と起動トルク（ｇ　−ｅｍ）特性グ
ラフを示している。

ここで領域（Ａ）は本発明に因るコギングトルク発生用
スクリュー（１１）の設置が困難な実用性の無い４ｆｆ
１Ｍ的角度を示し、領域（Ｂ）はコギングトルクが発生
してはいるがその勢力が微弱で起動在せ得ない領域（即
ち、死点発生領域）を示し、領域（Ｃ）は実際使用可能
領域を示している。

従って、上記本発明の実施例の於ける通りコギングトル
ク発生位置点を１８°に設定する時、起動電圧曲線（２
００）を見れば、約３Ｖ程度の起動電圧で上記ＤＣモー
ターを起動させ得ることが・わかる。これはコギングト
ルク発生位置点を２２．５°に設定している既存のＤＣ
モーターが約８■の起動電圧を必要とするものであるの
と比べその起動電圧を若しく低く持って行くことが出来
るものである。

又、コギングトルク発生位置点が１８°である場合起動
トルク曲線（Ｚｏｏ）を見れば、約１９ｇ−ｅｌの起動
トルクが発生し既存の２２．５°の場合約１２．５ｇ−
ｃｒｓの起動トルク−が発生するのと大に比較される。

一方、上記した第１０図のグラフで分るように、コギン
グトルク発生位置点を１５’−１８″″の間に設定する
場合は平坦な起動トルク特性と起動電圧特性−を得るこ
とが出来るようになる。

又、上記グラフで分るように、コギングトルク発生位置
点を１８１の方から１０°の方に設定して行く場合には
より改善された起動トルクと起動電圧が得られるように
なる。

以上で説明したような本発明は１個の位置検出素子を含
むブラシレス　コアレス　ＤＣモーターで死点除去の為
の別途の部品や構造が具備きれなくても唯、単一の組立
スクリューだけで死点除去が可能になる故ＤＣモーター
製作上の容易ざと価格低廉化を達成することが出来、特
に、ＤＣモーターの軽量化を遂げ得る有益な特徴が有る
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のブラシレス　コアレス　ＤＣモーター
に於てコギングトルクを発生きせる方法の一実施例ホス
。 第２図は、従来のもう一つの実施例示図。 第３図は、第２図回転子の停止位置状態に於ける磁束分
布参考図。 第４図は、第２図回転子の死点付近に於けるコギングト
ルクに因る硼東分布参考図。 第５図は、従来の理想的な合成トルク曲線図。 第６図は、本発明に因るディスク型ブラシレスコアレス
　ＤＣモーターの一実施例の断面図。 第７図は、第６図で固定子ケースを示す一実施例の斜示
図。 第８図は、本発明に因る固定子スクリュー挿入ホールの
設置位置を示す参考図。 第９図は、本発明に因る回転子の合成トルク曲線図。 第１０図は、本発明に因る起動電圧及びトルク特性グラ
フ。 ★図面の主要部分に対する符号説明★ １１ニスクリユー　　１３：支柱　１４：位置検出素子
　１６：電気子コイル　２４：界磁磁石Ｑｌ−Ｑ４、Ｐ
Ｌ−Ｐ４ニスクリユー位置点出願人　サムスング　エレ
クトローメカニ・ツクスカンパニーリミテッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　Ｎ・Ｓ磁極を持つ２Ｐ（Ｐは１以上の正数）極の
   界磁磁石（２４）回転子と、この回転子と向かい合って
   回転トルクを発生し開角幅が界磁磁石（２４）の磁極幅
   と同一の１個以上の電気子コイル（１６）を具備した固
   定子及び、１個の位置検出素子（１４）を含むブラシレ
   スコアレスＤＣモーターに於て、 上記位置検出素子（１４）は電気子コイル（１６）の有
   効コイル部下側に配置固定され、この位置検出素子（１
   ４）から回転子回転方向が反時計方向（又は時計方向）
   であるとき時計方向（又は反時計方向）に磁極幅の１／
   ５±ｎπ／２（ｎは０又は正数）程離隔される位置に単
   一スクリュー（１１）を固定設置して成る構成を特徴と
   するブラシレスコアレスＤＣモーター。
2. ２．　第１項に於て、上記スクリュー（１１）の頭形は
   円頭形であることを特徴とするブラシレスコアレス　Ｄ
   Ｃモーター。