JPH02269454A - ブラシレスモータ - 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】 本発明はブラシレスモータにかかわり、特に、固定子コ
イルとして、エツチングやメツキ等による渦巻状のパタ
ーン状導体でコイル極を形成した扇子型ブラシレスモー
タの構造に関するものである。

第１図ないし第３図は従来のブラシレスモータの構造例
を示す図で、第１図は側断面図、第２図は内側平面図、
第３図は回転子マグネットの磁極平面図である。本例は
３個の磁界検出素子を用いて回転子マグネットの回転位
置の検出を行う扁平型８極３相ブラシレスモータの例で
ある。図において、回転子マグネット１はその表面を扇
形に８等分着磁してあり、回転子ヨーク６を介して回転
軸８に固定しである。回転軸８は軸受５．５′で回転自
在に支承しである０回転子マグネット１の磁極面に対向
して固定子を設けである。この固定子は、固定子コイル
２、固定子ヨーク３．磁界検出素子４．４’　、４’　
、および配線基板１１とを備えて成っている。磁界検出
素子４．４’　、４’は配線基板１１上に取り付けてあ
り、配線基板１１とともに固定子コイル２の外周側面部
に所定の角度間隔をもって配列され固定されている。磁
界検出素子４．４’　、４’では１回転子マグネット１
の側方の漏洩磁界を検知して回転子マグネット１の回転
位置の検出を行う、固定子コイル２は１相あたり８極の
構造で、３相では２４極構造である。固定子コイル２と
固定子ヨーク３との間には回転速度信号発生用として周
波数発電コイル１５を固定しである１周波数発電コイル
１５としては、固定子コイル２と同じ横形状・極数のも
のを用いている。磁界検出素子４．４’　、４’の端末
、固定子コイル２の端末、および周波数発電コイル１５
の端末は、すべて手作業によるはんだ付けにより配線基
板１１の面上の導体パターンに接続する。すなわち、磁
界検出素子４．４’　、４’をあらかじめ配線基板１１
上にはんだ付けして固定し、これをモータ固定子として
組み込んだ後。

固定子コイル２と周波数発電コイル１５の端末をこの面
上にはんだで接続する。配線基板１１はフェノール樹脂
板等の絶縁性の剛体板の上に配線用パターン導体を施し
た構造で、ここから駆動用電子回路への接続には配線用
リード線とコネクタとを用いている。磁界検出素子４．
４’　、４’としてホール素子を用いかつ入力端末を並
列接続し。

固定子コイル２を星形結線とする場合には、駆動用電子
回路に接続するための配線用リード線数は全部で１３本
である。従って、配線基板１１の表面積も広くなり、コ
ネクタも大型のものが必要であり、配線用リード線の占
めるスペース・重量も大きい、また、シールドケース１
０は、配線基板１１を固定するためにその側面の一部を
切欠いた不連続側面形状のものである。しかしながら、
上記のような形状の従来のブラシレスモータでは、（イ
）配線基板、磁界検出素子および周波数発電コイルをそ
れぞれ別個に製作し、これらをモータ組み立て時に手作
業により組み込み・接続をする構成であるために、組み
込み精度も低く、長い組み込み作業時間を特徴とする特
に、磁界検出素子の組み込み精度の低下とそのはんだ付
は作業時間の増大は、それぞれモータの円滑回転性の低
下とコストの上昇を来す。

（ロ）端末接続数も多く、処理を自動化しにくい。

（ハ）周波数発電コイルの厚みが厚く、固定子コイル体
積をそれだけ縮小せざるを得ないため、モータ効率が低
下する。

（ニ）周波数発電コイルの極配列精度が低いため、発生
する周波数の安定性が低い。

（ホ）回転子マグネットの側面磁界が大きく、かつシー
ルドケースが側面に切欠きを有する形状のためモータ外
への漏洩磁束が大きく、大きな誘導ノイズの原因となる
。また、コギングトルクも大きく９円滑回転性を低下さ
せる。

（へ）固定子コイルに鎖交する有効磁束量が減少し、モ
ータ効率が低下する。

（ト）シールドケース内に大きな鉄損を生じやすい。

（チ）モータの平面寸法が大きく、高密度実装ができな
い。

（す）回転子マグネットの側面磁界で位置検出をするた
めに、位置検出手段が低下しやすい。

（ヌ）磁界検出素子を半径の大きい位置に設けているた
めに、磁界検出素子中の磁性体片に起因するコギングト
ルクも大きくなる。

等の欠点を有していた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、量
産に適した低コスト構造のブラシレスモータを提供する
にある。前記目的を達成するため。

本発明は、ブラシレスモータにおいて。

（イ）複数のコイル極を備えて成り、該複数のコイル極
が、絶縁材の平面上に渦巻状のパターン状導体で形成さ
れかつ上記回転子マグネットの磁極面に対向した平面内
において該回転子マグネットの回転軸に同心状に配され
た構成を有する固定子コイルと。

（ロ）平面上に上記固定子コイルが固定された固定子ヨ
ークと。

（ハ）上記回転子マグネットの磁極の磁界を検知し該磁
極の位置に対応した信号を発生する構成を有する位置検
出手段と。

（ニ）上記回転子マグネットの磁極に対向した平面内位
置にあって該回転子マグネットの複数個の磁極が配列さ
れた回転周方向に沿って配され、該周方向に対し直角な
成分の部分が、該周方向の複数箇所に、上記回転子マグ
ネットの磁極の配列ピッチに対応した間隔で配され、少
なくとも絶縁材の面上にパターン状導体で形成され、か
つ上記回転子マグネットの回転時において該回転子マグ
ネットの磁極面からの磁束の変化により、該回転子マグ
ネットの回転速度に比例した周波数特性の逆起電圧が上
記周方向に直角な成分の部分で加算されて発生されるよ
うに形成された連続状の構成を有する回転速度信号発生
手段と。

（ホ）上記回転子マグネットの磁極面に対向する部分に
少なくとも絶縁材の平面部分を有し、該平面部分に、少
なくとも、上記回転速度信号発生手段と、上記固定子コ
イルとが、その面上に形成された構成を有している配線
用基板と、 を備えた構成とする。

上記構成において、回転速度信号発生手段は、回転子マ
グネットの回転による磁束の変化により、そのパターン
状導体内に、回転子マグネットの回転速度に比例する逆
起電圧を発生する。また、配線用基板は、固定子コイル
と回転速度信号発生手段のパターン状導体が所定の絶縁
状態及び接続状態で設けられ１回転子マグネットの磁極
対向面の所定の位置に該固定子コイルと該回転速度信号
発生手段とを保持するとともに、これらの端末部をモー
タ電磁部の外部に引き出す。

以下１本発明を図面に従って説明する。第４図ないし第
１０図は本発明によるブラシレスモータの原理構成を説
明するための関連モータ構造の図で、第４図は縦断面図
、第５図（ａ）は配線用シートの表面図、同（ｂ）はそ
の側面図、同（ｃ）はその裏面図、第６図は固定子ヨー
ク平面図、第７図は固定子コイル平面図、第８図は固定
子コイルの積層断面図、第９図は固定子コイル極断面図
。

第１０図は該モータ構造に適する固定子ヨークの他の構
造例を示す図である。本例も前記従来例と同様、磁界検
出素・子を３個用い、平面を８極に扇形に等分割着磁し
た回転子マグネット１の磁界を検出して回転位置検出を
する３相８極のブラシレスモータの構造例である。固定
子は配線用シート１２と固定子ヨーク３′と固定子コイ
ル２′で構成しである。配線用シート１２は、可撓性の
絶縁シート面上に磁界検出素子４．４’　、４’を一体
的に固定し、その端末をパターン導体で配線しであると
ともに１周波数発電パターン状導体２０と固定子コイル
端末引出しパターン状導体１３を設けた構造である。固
定子ヨーク３′は、その平面内の回転子マグネット１の
磁極に対向する所定位置に３個の貫通した小穴２５．２
５’　、２５’を設けた構造である。また、固定子コイ
ル２′は、各コイル極を絶縁シート３２の表裏面にそれ
ぞれパターン状導体で渦巻状に形成し、スルーホール電
極３１で表裏を直列接続したパターン状コイル３０．３
０’よりなり、１相あたり８極の構造である０本モータ
の構成では、固定子ヨーク３′の回転子マグネット１に
対向する面側に前記配線用シート１２と固定子コイル２
′とを積層して固定する。配線用シート１２は磁界検出
素子４，４′４′を固定した面を固定子ヨーク３′側に
固定し。

磁界検出素子４．４’　、４’を固定子ヨーク３′の平
面内に設けたそれぞれの対応する小穴２５゜２５’　、
２５’中に挿入する。固定子コイル２′は１相あたり８
極構造のコイルシート４０゜４０’　、４０’を回転子
マグネット１の回転方向に対し互いに電気角で２／３π
の角度をずらせて積層して固定する。各コイルシートの
表面上には絶縁被膜３６を施してあり、短絡等を起こさ
ないようにしである。固定子コイル２′の端末は配線用
シート１２上に形成しである固定子コイル端末引出しパ
ターン状導体１３に接続する０周波数発電パターン導体
２０は１回転子マグネット１の各磁極下で発生する電圧
を直列加算するため、導体間の周方向の分割角が電気角
でπ／（２ｎ＋１）（ｎ＝０．１，２・・・・・・）と
なるようにしてあり、本例の構造はｎ＝１の場合を示す
。本構造では。

磁界検出素子４．４’　、４’および周波数発電パター
ン導体２０は配線用シート１２上に一体的にこれを設け
、１個の複合部品として完成させである。このため、モ
ータ組み込み時には、これらの端末配線作業も不要であ
り、固定子コイル２′の端末配線のみを行えばよい。し
かも、本例のように固定子コイル２′もパターン状コイ
ルで構成すると、その端末形状を一定にできるため配線
用シート１２上への端末接続処理も自動化しやすい。

磁界検出素子４．４’　、４’は固定子ヨーク３′面内
に挿入され１回転子マグネット１の磁極面直下の磁界を
検知して位置信号を発生する。磁界検出素子４．４’　
、４’を挿入する固定子ヨーク３′の平面構造としては
、上記のような小穴２５゜２５’　、２５’を設けたも
ののほか、円環状溝３５を設ける構造も実用的である。

なお、この構造では、溝の真円度および同心度を高くす
ると、小穴構造よりもモータのコギングトルクを低減で
きる利点がある。上記から明らかなように、本構造のブ
ラシレスモータでは端末配線数の大幅な低減と製作の自
動化とが可能となるため、低コスト化を実現でき、また
磁界検出素子４．４’　、４’の配線用シート１２上へ
の一体化取付は構造による配列精度の向上ならびに回転
子マグネット１の磁極面直下の強磁界中での位置検出方
式による位置検出精度の向上が可能となるため、トルク
リップルを低減でき、モータの回転円滑性を向上できる
。さらに、磁界検出素子４．４’　、４’を固定子コイ
ル２′側には突出させない構造であるため。

固定子コイルの体積を大きくでき、モータ効率を向上で
きるのほか、極間に隙間をもたない多極構造の固定子コ
イルを用いることができるため、これにより出力の安定
性を向上することができる。

また、可撓性の配線用シート１２を用いるため。

モータの平面寸法を増大させることもなく高密度実装が
可能である。

第１１図および第１２図は本発明によるブラシレスモー
タに関連し固定子ヨークと磁界検出素子の取付構造例を
示す図で、第１１図はモータ電磁部構造の拡大断面図、
第１２図は配線用シートを固定した固定子ヨークの平面
図である１本構造では、磁界検出素子４．４’　、４’
を固定子ヨーク３′の内周縁内側部に設けている。この
構造では、磁界検出素子４．４’　、４’を回転子マグ
ネット１の磁極面下に位置させるために、固定子ヨーク
３′の内径は回転子マグネット１の内径より大きくする
。本構造での作用および効果は前記構造の場合と同じで
ある。

第１３図は本発明によるブラシレスモータに関連し固定
子ヨーク構造と磁界検出素子の取付構造における他の構
造例を示すモータ電磁部構造の拡大断面図である。本例
は、固定子ヨーク３′″の内周部に扁平状の円環切欠き
部５ｏを設け、この中に磁界検出素子４等をはめ込んだ
構造である。本構造においても、前記構造と同様な作用
と効果とを有する。

第１４図および第１５図（ａ）、（ｂ）も本発明による
ブラシレスモータに関連したモータ構造例を示す図で、
第１４図は縦断面図、第１５図（ａ）は配線用シートの
表面図、同（ｂ）は裏面図である。本例は、配線用シー
ト１２面上に一体化して固定した磁界検出素子４．４’
　、４’を固定子ヨーク３′の裏面（固定子コイルを固
定する面の反対側の面）よりその面内に設けた小穴中に
挿入する構造である０周波数発電パターン導体２０と固
定子コイル端末接続パターン導体１９を設けた部分の配
線用シート１２は、前記構造と同様に固定子コイル２′
の下側に積層して固定する。本構造では、配線用シート
１２の磁界検出素子４．４′４′取付は部を固定子ヨー
ク３′の裏面側に固定してモータ外部に露出させること
ができるため、この部分に駆動用電子回路の集積回路等
を搭載できる等モータ外殻部のスペースを利用できるの
ほか、配線の保守もしやすい利点がある。

第１６図ないし第１８図は本発明のブラシレスモータに
用いる配線用基板としての配線用シートの構造例を示す
図で、第１６図はシートの表面図。

第１７図はその裏面図、第１８図は結線図である。

本発明では、配線用シート１２′内にパターン導体で形
成したパターン状コイル４５．４５’４５′をも一体化
した構造としている。パターン状コイル４５．４５’　
、４５’は、それぞれ巻き終り端をコイル極中心のスル
ーホール電極３１．３１’　　３１’で裏面に導き、そ
こでパターン導体よりなる短絡環５５で接続して星形に
結線しである。本構造では、モータ固定子内の端末接続
作業は一切不要にできるため、モータ組み立ての作業性
を著しく向上でき、低コスト化ができる。

第１９図（ａ）、（ｂ）は本発明における配線用シート
のさらに他の構造例を示す図で、第１９図（ａ）は表面
図、同図（ｂ）はその裏面図である。

本構造も、前記第１６図ないし第１８図に示した構造と
同様、固定子コイルをパターン状コイルで形成し、これ
を配線用シート１２′面内に一体化して取り入れた構造
であるが、本構造では、コイル巻数を増すためにコイル
シート部６１．６２を連続して設け、これを配線部６０
上に折り曲げて積層する構造としである。本構造も、固
定子内の端末接続は一切不要にできる構造である。、な
お、本例のパターン状コイルは、同一平面内に３相のコ
イルを２極ずつ配列した非整合型コイルであり、Ｕ相コ
イルはａ工・ａエ　・　８　・ａ２・ａ３ａ３　・ａ、
　・ａ４を直列に接続して構成し、Ｖ相コイルはｂ工・
ｂエ　・ｂ２　・ｂ２・ｂａ−ｂ３ｂ４′　　・ｂ４を
、またＷ相コイルはＣ１・ＣｌＣ２・Ｃ３・ｃａ・Ｃ３
φｃ４　・Ｃ４をそれぞれ直列接続して構成しである。

（ここで＋ｉ　ａｎ、ｂｎ、ｃｒＩはシート表面のコイ
ル極％　ａｎ　　ｓ　ｂｎｃｒ１′はシート裏面のコイ
ル極を表す。）以上説明したように、本発明によれば、
扁平型のブラシレスモータにおいて。

″（イ）配線用シート上に、周波数発電用パターンとコ
イルパターンとを一体的に設ける構造により。

モータの端未配線処理数と組み立て工程数の大幅な低減
が可能となり、モータの製作時間を短縮して低コスト化
ができる。また、処理作業も自動化しやすい。

（ロ）コイル極の均一性、配列精度、磁束との鎖交率等
を容易に高められるため、モータ効率と出力の安定性を
も容易に高められる。

（ハ）薄形で小形のモータを構成しやすい。

等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の扁平型ブラシレスモータの構造例を示す
側断面図、第２図はその内側平面図、さらに第３図はそ
の回転子マグネットの磁極平面図である。第４図ないし
第１０図は本発明によるブラシレスモータを説明するた
めの関連モータ構造例を示す図で、第４図は縦断面図、
第５図（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）はそれぞれ配線用シートの表面図、側面
図および裏面図、第６図は固定子ヨーク平面図、第７図
は固定子コイル平面図、第８図は固定子コイルの積層断
面図、第９図は固定子コイル極断面図、第１０図は該モ
ータ構造に適する固定子ヨークの他の構造例を示す平面
図である。第１１図、第１２図は、本発明に関連し固定
子ヨーク構造と磁界検出素子の取付構造の構造例を示す
図で、第１１図はモータ電磁部構造の拡大断面図、第１
２図は配線用シートを固定した固定子ヨークの平面図で
ある。第１３図は本発明に関連し固定子ヨーク構造と磁
界検出素子の取付構造の構造例を示す図で、モータ電磁
部の拡大断面図、第１４図も本発明に関連するモータ構
造を示すもので、その縦断面図、第１５図（ａ）、（ｂ
）はそれぞれ該構造のモータの配線用シートの表面図お
よび裏面図である。第１６図、第１７図および第１８図
は本発明のブラシレスモータに用いる配線用シートの構
造例を示し、それぞれ順に表面図、裏面図および結線図
である。第１９図（ａ）、（ｂ）は本発明における配線
用シートのさらに他の構造例を示すそれぞれ表面図およ
び裏面図である。 符号の説明 １・・・回転子マグネット　２．２′・・・固定子コイ
ル３．３′　　３′・・・固定子ヨーク ４．４’　、４’・・・磁界検出素子 ５．５′・・・軸受　　　　６・・・回転子ヨーク８・
・・回転軸　　　　　　１ｏ・・・シールドケース１１
・・・配線基板 １２．１２’　　　１２’・・・配線用シート１３・・
・固定子コイル端末引出しパターン導体１５・・・周波
数発電コイル １９・・・固定子コ不ル端末接続パターン導体２０・・
・周波数発電パターン導体 ２５．２５’　、２５’・・・小穴 ３０．３０’・・・パターン状コイル ３１．３１’　　３１’・・・スルーホール電極３２・
・・絶縁シート　　　３５・・・円環状溝３６・・・絶
縁被膜 ４ｏ、４０’　、４０’・・・コイルシート４５．４５
’　、４５’・・・パターン状コイル５０・・・円環状
切欠き部 ５５・・・短絡環 ６０・・・配線部 ６１． ６２・・・コイルシート部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．周方向に複数個の磁極が配列されて成る回転子マグ
   ネット（１）の磁極の位置を検出し、固定子コイルに上
   記回転子マグネット（１）の磁極の位置に対応し電源か
   らの電流を電子回路で制御して給電し、回転駆動力を得
   る構成のブラシレスモータにおいて、複数のコイル極を
   備えて成り、該複数のコイル極が、絶縁材の平面上に渦
   巻状のパターン状導体で形成されかつ上記回転子マグネ
   ット（１）の磁極面に対向した平面内において該回転子
   マグネット（１）の回転軸に同心状に配された構成を有
   する固定子コイルと、磁性材から成り、その平面上に上
   記固定子コイルが固定された固定子ヨーク（３′、３″
   、３″′）と、上記回転子マグネット（１）の磁極の磁
   界を検知し該磁極の位置に対応した信号を発生する構成
   を有する位置検出手段と、上記回転子マグネット（１）
   の磁極に対向した平面内位置にあって該回転子マグネッ
   ト（１）の複数個の磁極が配列された回転周方向に沿っ
   て配され、該周方向に対し直角な成分の部分が、該周方
   向の複数箇所に、上記回転子マグネット（１）の磁極の
   配列ピッチに対応した間隔で配され、少なくとも絶縁材
   の面上にパターン状導体（２０）で形成され、かつ上記
   回転子マグネット（１）の回転時において該回転子マグ
   ネット（１）の磁極面からの磁束の変化により、該回転
   子マグネット（１）の回転速度に比例した周波数特性の
   逆起電圧が上記周方向に直角な成分の部分で加算されて
   発生されるように形成された連続状の構成を有する回転
   速度信号発生手段と、上記回転子マグネット（１）の磁
   極面に対向する部分に少なくとも絶縁材の平面部分を有
   し、該平面部分に、少なくとも、上記回転速度信号発生
   手段と上記固定子コイルとが、その面上に形成された構
   成を有している配線用基板（１２′、１２″）とを備え
   た構成を特徴とするブラシレスモータ。
2. ２．上記配線用基板（１２′、１２″）は、可撓性の材
   質の基板で構成されている、特許請求の範囲第１項に記
   載のブラシレスモータ。
3. ３．上記配線用基板（１２′）は、上記回転速度信号発
   生手段が形成される面と固定子コイルが形成される面と
   が、回転子マグネット（１）の磁極面に対向する範囲内
   で表裏一体を成している構成である、特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載のブラシレスモータ。
4. ４．上記配線用基板（１２″）は、上記回転速度信号発
   生手段が形成される面と固定子コイルが形成される面と
   の間に、折り曲げ部が備えられ、該折り曲げ部で折り曲
   げられた状態では上記両面が互いに同心状に積層される
   構成である、特許請求の範囲第１項または第２項に記載
   のブラシレスモータ。
5. ５．上記配線用基板（１２′、１２″）は、上記位置検
   出手段の端末が配線される配線部（１６）を備え、該位
   置検出手段が、上記回転子マグネット（１）の磁極面に
   対向した面内に配される構成である、特許請求の範囲第
   １、２、３または４項に記載のブラシレスモータ。
6. ６．上記配線用基板（１２′、１２″）は、上記固定子
   ヨークの外形の外部方向に突出された突出部分を備え、
   該突出部分に、少なくとも、上記固定子コイルの端末引
   き出し用パターン状導体（１３）と上記回転速度信号発
   生手段の端末引き出し用パターン状導体（１７）とが備
   えられた構成である、特許請求の範囲第１、２、３、４
   または５項に記載のブラシレスモータ。