JPH0315250A - ｍ相軸方向空隙型コアレス整流子モータ - 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，カセットテーブレコーダ，自動車のドアロッ
ク用アクチェータ等の各種装置に適用して有用な小型の
ｍ相軸方向空隙型コアレス整流子モータに関する． ［従来技術の問題点］ 従来より，固定側にＮ極，Ｓ極の磁極を交互に２Ｐ（Ｐ
は１以上の整数）個有する界磁マグネットを固定子とし
て備え，該界磁マグネットを軸方向の空隙を介してｋ（
ｋは２以上の整数）個の電機子コイルからなるｍ（ｍは
モータの相数で２以上の整数）相のコアレスロータ電機
子を回動自在に設け，該コアレスロータ電機子に整流子
を設けて一体して回転するようになし，該整流子と摺接
するブラシを固定側に設けてなるｍ相軸方向空隙型コア
レス整流子モータは公知になっている．かかるｍ相軸方
向空隙型コアレス整流子モータは，軸方向に極めて厚み
が薄く形成された偏平構造のものとなっており，コアレ
スモータなので，コギングが無く．小型軽量に構成でき
，また高速回転も可能な事から，カセットテープレコー
ダ等の小型装置に多用されている． このｍ相軸方向空隙型コアレス整流子七ータには　コア
レス電機子コイルが重なる方式と，重ならない方式のも
のがあり，例えば，前者の方式のものでは，５相のモー
タが知られており，後者の方式のものでは，３相のモー
タが知られている．何れの方式においても，整流子片か
らなる整流子をコアレスロータ電機子に固定する必要が
あり，また整流子片と複数の電機子コイルとを電気的に
結線する必要がある．この場合，軸方向空隙型コアレス
整流子モータのトルクリップルを滑らかにする為には，
整流子片の数を多くシ，整流子片同士も電気的に結線し
なければならない．ここで，従来において問題になるの
は．コアレスロータ電機子に整流子を設ける場合には，
その整流子自体が，コアレスロータ電機子を大きな面積
ものとするほか，この整流子の位置によっては，この整
流子と摺接するブラシもモータ内に大きなスペースを占
領するため，当該モータ自体が大きなものになる欠点が
ある． また電機子コイル同士の電気的結線や整流子片同士の電
気的結線の場合でも，トルクリップルを滑らかにする目
的で，電機子コイルの数を多くしたり，あるいは整流子
片の数を多くした場合，電機子コイルの端子を所定角度
離れた位置の整流子片と電気的に接続したり，整流子片
同士を接続するのが非常に厄介で．量産性に優れないも
のとなる。この場合の欠点を解消するには，プリント基
板を用い，このプリント基板に整流子片同士，あるいは
電機子コイル同士を電気的結線するための電気結線用導
電パターンを形成したプリント基板をコアレスロータ電
機子に配設し，所定の電気結線用導電パターンと整流子
片及び電機子コイルの端子を接続すれば解決できる． しかしながら，上記整流子及びプリント基板をコアレス
ロータ電機子に設けること，及び固定側にブラシを設け
る場合に，これらを設ける位置によっては，当該軸方向
空隙型コアレス整流子モータを軸方向の厚みを大きなも
のにする欠点があるほか１所定の電気結線用導電パター
ンと整流子片及び電機子コイルの端子を接続するのが厄
介で量産性に優れないものになったり，また整流子及び
上記プリント基板の２つを設けなければならないため．
高価な軸方向空隙型コアレス整流子モータを形或する欠
点があった． その他の問題点は，従来上記した軸方向空隙型のコアレ
ス整流子モータにおいては．ロータ電機子はコアレス構
造であるため，これが回転した場合には，軸方向に大き
な振動を発生する．従って，整流子を界磁マグネットと
反対の面のロータ電機子に設け，該整流子と摺接するブ
ラシをブラシホルダーで支持すると共にバネ機構を用い
てブラシでロータ電機子を界磁マグネット側に押圧して
ロータ電機子の軸方向の振動を防止しているため，高価
なブラシホルダーを用いなければならないほか，上記整
流機構の部分だけ当該モータを軸方向に長くするほか，
ブラシ自身の寿命も短くなる欠点を持つほか，当該モー
タが必然的に高価になる欠点を有していた。

［発明の課題］ 本発明の課題は，整流子と電機子コイル及び整流子片同
士を電気的結線するための電気結線用導電パターンを形
成したプリント基板を１つの基板に形成して整流子兼電
気結線基板とし，これをコアレスロータ電機子面に配設
固定し，上記整流子兼電気結線基板の整流子に軸方向か
らブラシを摺接することにより，整流子，ブラシ及び電
気結線用導電パターンを形成したプリント基板を用いた
としても．これらによって軸方向空隙型コアレス整流子
モータが大きくならず．特に軸方向に非常に厚みの薄い
当該モータにすること，及び部品点数を減らして，組み
立てを容易にすること，更には，整流子を構戒する整流
子片同士，及び整流子片と電機子コイルとの電気的結線
を極めて容易にして，軸方向空隙型コアレス整流子モー
タを容易且つ安価に量産できるようにすることを課題に
戒されたものである． その他の課題は，トルクリップルの滑らかな性能の良好
な軸方向空隙型コアレス整流子モータを構造を簡素にし
てしかも長寿命のものを得ることを課題に成されたもの
である．その他の課題は以下の説明で明らかになるであ
ろう． ［発明の課題達成手段］ かかる発明の課題は，コアレスロータ電機子面に２ｍｎ
　（ｎは１以上の整数〉個の整流子片からなる整流子及
び互いに界磁マグネットの磁極との対応関係において均
等条件位置にある整流子片同士を電気的に結線した電気
結線用導電パターンを形成してなる整流子兼電気結線基
板を固定し，該整流子兼電気結線基板の整流子と摺接し
て整流をなすために互いに９０度の間隔をおいて配置さ
れ且つそれぞれ正側電源，負側電源に接続された２つの
ブラシを固定側に設けたｍ相軸方向空隙型コアレス整流
子モータを提供することによって達成される． また別の課題は，上記整流子兼電気結線基板を，整流子
が上記界磁マグネット側の面に向くように形成した非磁
性体からなるフレキシブルプリント基板で形成し，これ
を界磁マグネットと軸方向の空隙を介して対向するコア
レスロータ電機子面に配設固定することによって達戊で
きる．その他の課題達戒手段は，以下の説明にて明らか
にする． ［発明の実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す３相の軸方向空隙型コ
アレス整流子モータの縦断面図，第２図は同モータの主
要部を表す分解斜視図，第３図は界磁マグネットとコア
レスロータ電機子との展開図，第４図は整流子兼電気結
線基板の説明図で，以下第１図乃至第４図を参照して３
相の軸方向空隙型コアレス整流子モータ１について説明
する．軸方向に偏平な３相の軸方向空隙型コアレス整流
子モータ１は，軟鋼板で形成されたカップ型ケース２の
上端開口部を同じく軟鋼板で形成した円板状のカバー３
で閉じることにより，３相の軸方向空隙型コアレス整流
子モータケース４を形成している．該モータケース４の
略々中心部には，シャフト５をオイルレスメタル等の軸
受６及びスラスト受け７によって回動自在に軸支してい
る．シャフト５には，ロータヨーク８が固定され，ロー
タヨーク８の下面には第２図に示すように３個の空心型
の電機子コイル９−１．９−２．９３が互いに重ならな
いように１２０度のピッチで等間隔に配設されていてコ
アレスロータ電機子１０を形成し，一体して回転するよ
うになっている． 上記各々の電機子コイル９−１．９−２．９−３は，反
トルクの入らない効率の良い３相の軸方向空隙型コアレ
ス整流子モータ１を形成するために，半径方向の発生ト
ルクに寄与する導体部９ａと９ａ’　との開角が後記す
る界磁マグネット１１のＮ極，Ｓ極の一磁極の幅（９０
度）と同じ磁極幅となるように９０度の開角幅に扇棒状
に導線を適宜ターン数巻線して形成したものとなってい
る． コアレスロータ電機子１０の下面には，円環状の整流子
兼電気結線基板１２を，これに形成された後記する整流
子１４を下側の後記する界磁マグネット１１に向けて接
着剤などの適宜な手段により固定している．この整流子
兼電気結線基板１２は，第２図及び第４図に示すように
非絶縁体で形成した円環状のフレキシブルプリント基板
１３の下面内周部に６つの整流子片１４−１，　　・・
・１４−６で構成された整流子１４と，その外周部，内
周部［第４図の（ａ）参照コ及び上面部［第４図の（ｂ
）参照〕に形成した３つの電気結線用導電パターン１５
−１．１５−２．１５−３をフレキシブルプリント基板
１３に形成した導体，例えば銅張積層板をエッチング等
の適宜な手段を施して形成したものとなっている．なお
第４図の（ａ）は整流子兼電気結線基板１２の下面図を
示すもので，この下面が後記する界磁マグネット１１と
軸方向の空隙１７を介して当該界磁マグネット１ｌと面
対向する部分の図で　この第４図の（ａ＞の整流子１４
は，後記するブラシ１４−１．１４−２と対向摺接する
フレキシブルプリント基板１３面位置に形成している． 第４図の（ｂ）は，整流子兼電気結線基板１２の上面図
を示すもので，この図の結線基板１２面がコアレスロー
タ電機子ＩＯ面に接着剤などの手段で固定される． 第４図の（ａ），（ｂ）の整流子兼電気結線基板１２に
形威された電気結線用導電パターン１５−１．１５−２
　　１５−３について説明すると，これら電気結線用導
電パターン１５−１１５−２．１５−３は界磁マグネッ
ト１１との関係で互いに均等条件にある整流子片同士を
電気的に接続する為のもので（第３図参照）．この実施
例の３相軸方向空隙型コアレス整流子モータ１において
は，Δ結線を採用しているので．フレキシブルプリント
基板１３の一方の面にのみ，３つの電気結線用導電パタ
ーン１５−１．１５−２１５−３全てを形成しようとす
ると，これら何れかの電気結線用導電パターン同士が交
差してしまうことになるので，これを解消するために，
この実施例では，電気結線用導電パターン１５−１と１
５−２をフレキシブルプリント基板ｌ３の下面に形或し
，ｔ気結線用導電パターン１５−３をフレキシブルプリ
ント基板１３の上面に形成している． 第３図及び第４図の（ａ），（ｂ）を参照して，電気結
線用導電パターンＬ５−１は，その一端を整流子片１４
−１に電気的に接続し，その他端を整流子片１４−４に
電気的に接続している．電気結線用導電パターン１５−
２は，その一端を整流子片１４−３に電気的に接続し，
その他端を整流子片１４−６に電気的に接続している。

電気結線用導電パターン１５−３は，その一端はスルー
ホール１６−１［第４図（ｂ）参照］を介して整流子片
１４−２に電気的に接続し，その他端をスルーホール１
６−２を介して整流子片１４−５に電気的に接続してい
る。

上記コアレスロータ電機子１０面に設けた整流子兼電気
結線基板１２面と軸方向の空隙１７を介して面対向する
カップ型ゲース２の内底には，円環状のステータヨーク
１８を介してＮ極，Ｓ極の磁極を９０度の着磁幅で交互
に有する４極の円環状の界磁マグネット１１を固定して
いる．界磁マグネット１１及びステータヨーク１８には
，互いに９０度の角度幅離れた界磁マグネット１１及び
ステータヨーク１８位置にブラシ収納用透孔２０−１．
２０−２．２１−１．２１−２を形成し，該透孔２０−
１及び２１−１にリード線１９−１を介して正側電源側
端子２２−１に接続され且つブラシホルダ２４−１で支
持されたブラシ２３−１を収納し，上記透孔２０−２及
び２１−２にリード線１つ−２を介して負側電源側端子
２２−２に接続され且つブラシホルダ２４−１で支持さ
れたブラシ２３−２２を収納し，上記ブラシ２３−１及
び２３−２を上記整流子１４に摺接して整流をなすよう
にしている． 尚，上記界磁マグネット１１に形成する２つのブラシ収
納用透孔２０−１．２０−２は，互いに９０度の開角幅
離れた界磁マグネット１１位置に形成する必要があるが
，このブラシ収納用透孔２０−１．２０−２を各磁極の
中央部に形成すると磁力の低減化を来すことになるので
，磁力損失が少なくなるようにＮ極とＳ８ｉの磁極の境
界部に形或することが望ましい． また，上記実施例においては，ブラシホルダ２４−１．
２４−２を用いた説明をしたが，かかるブラシホルダ２
４−１．２４−２は上記ブラシ収納用透孔２０−１．２
０−２それ自体がブラシホルダの機能を兼ねているので
，安価な簡素のものを用いても良く，あるいは省略して
も良い。特に界磁マグネット１１は導電体でなくセラミ
ックスのため，ブラシホルダ２４−１．２４−２を省略
しても差し支えないものに構成できる．第３図を参照し
て，電機子コイル９−１．９−２．９−３各々の一方の
端子は．それぞれ順次整流子片１４−１．１４−３．１
４−５に電気的に接続し．電機子コイル９−１．９−２
．９−３各々の他方の端子は，それぞれ順次整流子片１
４−２．１４−４．１４−６に電気的に接続し，上記し
たように電気結線用導電パターン１５−１．１５−２．
１５−３を用いて整流千片１４一１，・・・．１４−６
同士の電気的接続により，Δ結線している． なお，上記の実施例では，Δ結線を示したがこれに限ら
ず，Ｙ型結線を行っても良い．また．界磁マグネット１
１は４極の一体した円環状の物を用いたが，これに限ら
ず，各磁極をセグメントマグネットを用いて形成し，セ
グメントマグネット間の空いたスペースを利用すること
により．上記のように界磁マグネット１１及びステータ
ヨーク１８位置にブラシ収納用透孔２０−１．２０−２
．２１−１．２１−２を形成する手段を省いても良い． また軸方向空隙型コアレス整流子モータｌは，電機子コ
イル同士が重ならない３相のモータを示したが，電機子
コイル同士が重なっても良く，また他の相数，即ち，ｋ
（ｋは２以上の整数）個の電機子コイル群からなるｍ（
ｍはモータの相数で，２以上の整数）相の軸方向空隙型
コアレス整流子モータ構造にしても良い。

更にまた，電機子コイルは，導線を多数ターン巻線した
空心型の物を用いたが．エッチング手段やプレス手段な
どを用いて形成したシートコイル，プリントコイル等他
の手段にて形成したコアレス電機子コイルを用いて形成
したものであっても良い。

また整流子１４は，６個の整流子片で形成したものを示
したが，２ｍｎ　（ｎは１以上の整数）個用いて形成し
ても良い。例えば，上記で示した３相の軸方向空隙型コ
アレス整流子モータ１においては，上記２ｍｎにおいて
，３相のモータであるから，ｍ＝３で．ｎ＝１の場合．
即ち，２ｘ３ｘ１＝６で，６個の整流子片で整流子１４
を楕戒したが，ｎ＝２を選択すると，２Ｘ３Ｘ２＝１２
個の整流子片で整流子を形成すれば，上記実施例のもの
に比較してトルクリップルの数は，２倍になるので１即
ち，トルクリップルの大きさを約２分の１に押さえるこ
とができ，より滑らかに回転する３相の軸方向空隙型コ
アレス整流子モータを形成することができる。

また．上記実施例においては，ロータヨーク８を用いて
いるが，これは必須のものでない．このようにした理由
は，当該軸方向空隙型コアレス整流子モータ１を縦に配
置して使用する場合を考慮したもので，すなわちコアレ
スロータ電機子１０は磁性体を備えていない場合．これ
が回転した場合，軸方向に振動するので．これを防止す
るために１上記ロータヨーク８を用いてコアレスロータ
電機子１０を界磁マグネット１１側に磁気的に吸引させ
ているためである．勿論，ロータヨーク８は．界磁マグ
ネット１１の磁路を閉じるため，効率を上げる目的も兼
ねている。しかし，そのような対策が不用な場合には，
コアレスロータ電機子１０を樹脂にてモールドし，シャ
フト５と一体化しても良い。

またステータヨーク１８を用いているが，カップ型ケー
ス２を磁性体で形成しているために，省略して差し支え
ないものであるが．上記ステータヨーク１８を用いたの
は，当該カップ型ケース２をプラスチック等の非磁性体
で形或する場合を考慮したためである。

しかし，上記したようにブラシ２３−１．２３−２は特
別なバネ８ｌ構を不用にして安価に形成できるようにし
ているため，上記ロータヨー２８が無い場合には，ロー
タ電機子１９が軸方向に大きく振動することになり．ま
た高価につくバネ機構を設けなくてなならぬ場合を考慮
して，上記したようにロータヨーク８を用い，このロー
タヨーク８を界磁マグネット１１に磁気的に吸引させる
ようにして，バネ機構の省略と，ブラシホルダの省略又
は安価なブラシホルダの採用で足りるように構成してい
る． 本発明は，上記構成からなるため，それぞれ正側電源端
子２２−１，負測電源端子２２−２，リード線１９−１
．１９−２，ブラシ２３−１．２３−２及び整流子１４
，電気結線用導電パタン１５−１，　　・・・，１５−
３を介して適宜な電機子コイルに通電をなせば，フレミ
ングの左手の法則に従って，所定方向のトルクが発生す
るので．コアレスロータ電機子１０を有する回転子が所
定方向に回転する。またこの回転により，ブラシ２３−
１．２３−２と整流子１４とが相対的に回転し，Ｍ流が
なされ，電機子コイル９群に適宜な方向の電流が通電さ
れ，モータ１は所定方向に回転する． ［発明の効果］ 本発明は，整流子と電機子コイル及びＭ流子片同士を電
気的結線するための電気結線用導電パターンを形成した
プリント基板を１つの基板に形成して整流子兼電気結線
基板〈なお，上記実施例では，整流子と電機子コイルと
を電気的に結線するための電気結線用導電パターンを形
成していないが，他の方法では，このようなことがあり
得る．）とし，これをコアレスロータ電機子面に配設固
定し．上記整流子兼電気結線基板の整流子に軸方向から
ブラシを摺接するようにしているので，従来のように，
単に整流子，ブラシ及び電気結線用導電パターンを形戊
したプリント基板を用いた場合に比較して，軸方向に非
常に厚みの薄い小型モータを形成できる． また部品点数を減らすことができるので，組み立てが容
易で，更には，整流子を構成する整流子片同士，及び整
流子片と電機子コイルとの電気的結線を極めて容易に行
えるので，軸方向空隙型コアレス整流子モータを容易且
つ安価に量産できる。

また整流子片の数を多くしてトルクリップルの滑らかな
性能の良好な軸方向空隙型コアレス整流子モータを得る
場合にも，上記のように電気結線が非常に容易になる効
果がある． 更にまた，本発明によれば１ロータ電機子面と界磁マグ
ネットと軸方向の空隙を介して対向する側にブラシ及び
整流子からなる整流機構を設けているので，該整流機構
によって当該軸方向空隙型コアレス整流子モータを軸方
向に長く且つ大きくする事無く，厚みの薄い小型の軸方
向空隙型コアレス整流子モータを安価に構戒できる効果
がある． また界磁マグネットにブラシ収納用透孔を設けて，ブラ
シホルダを兼ねるようにしているため，ブラシホルダを
省略でき，あるいは，簡素で安価なブラシホルダを用い
ることができ，当該ロータ電機子の軸方向の振動を防止
するために．ロータ電機子に磁性体を設けてロータ電機
子を界磁マグネット側に吸引させるようにしておけば，
ブラシを整流子に大きな力で押し付けるバネ機構を用い
なくても足り，従って安価に形成できるほか，ブラシ寿
命も伸び，安価で，軽量で，長寿命の小型偏平な軸方向
空隙型コアレス整流子モータを容易に得ることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す３相の軸方向空隙型コ
アレス整流子モータの縦断面図，第２図は同モータの主
要部を表す分解斜視図，第３図は界磁マグネットとコア
レスロータ電機子との展開図，第４図は整流子兼電気結
線基板の説明図である． ［符号の説明コ １・・・３相軸方向空隙型コアレス整流子モータ，２・
・・カップ型ケース，３・・・カバー４・・・３相軸方
向空隙型コアレス整流子モータケース．５・・・シャフ
ト．６・・・軸受，７・・・スラスト受け，８・・・ロ
ータヨーク，９−１．９−２．９−３・・・電機子コイ
ル，９ａ，９ａ’　　・・・発生トルクに寄与する導体
部，１０・・・コアレスロータ電機子，１１・・・界磁
マグネット．１２・・・整流子兼電気結線基板，１３・
・・フレキシブルプリント基板，１４・・・整流子， １４−１，　　・・・，１４−６・・・整流子片，１５
−１．１５−２．１５−３・・・電気結線用導電パター
ン．１６−１．１６−２・・・スルホール，１７・・・
空隙，１８　・・ステータヨーク，１９−１．１９−２
・・・リード線，２０−１．２０−２．２１−１．２１
−２・ブラシ収納用透孔，２２−１・・・正側電源端子
，２２−２・・・負側電源端子， ２Ｂ−１．２３−２・・　ブラシ， ２４−１．２４−２・・・ブラシホルダ．馬３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定側にＮ極、Ｓ極の磁極を交互に２Ｐ（Ｐは１
   以上の整数）個有する界磁マグネットを固定子として備
   え、該界磁マグネットを軸方向の空隙を介してｋ（ｋは
   ２以上の整数）個の電機子コイルからなるｍ（ｍはモー
   タの相数で２以上の整数）相のコアレスロータ電機子を
   回動自在に設け、該コアレスロータ電機子に整流子を設
   けて一体して回転するようになし、該整流子と摺接する
   ブラシを固定側に設けてなるｍ相軸方向空隙型コアレス
   整流子モータにおいて、上記コアレスロータ電機子面に
   ２ｍｎ（ｎは１以上の整数）個の整流子片からなる整流
   子及び互いに界磁マグネットの磁極との対応関係におい
   て均等条件位置にある整流子片同士を電気的に結線した
   電気結線用導電パターンを形成してなる整流子兼電気結
   線基板を固定し、該整流子兼電気結線基板の整流子と摺
   接して整流をなすために互いに９０度の間隔をおいて配
   置され且つそれぞれ正側電源、負側電源に接続された２
   つのブラシを固定側に設けてなる、ｍ相軸方向空隙型コ
   アレス整流子モータ。
2. （２）上記整流子兼電気結線基板は、整流子が上記界磁
   マグネット側の面に向くように形成した非磁性体からな
   るプリント基板にて形成し、これを界磁マグネットと軸
   方向の空隙を介して対向するコアレスロータ電機子面に
   配設固定してなる、特許請求の範囲第（１）項記載のｍ
   相軸方向空隙型コアレス整流子モータ。