JPH0686526A - 直流ブラシレスモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 回路基板を片面とすることができ，ロ−タマ
グネットの極性検出用の磁極部を不要とし，周波数発電
機コイル部とホ−ル素子の回路基板に対する取り付けと
配置を改善した直流ブラシレスモ−タを提供する。 【構成】 周波数発電機用マグネット４とロ−タマグネ
ット５より成るロ−タ３，このロ−タと対向するステ−
タ６及び回路基板１を備えた直流ブラシレスモ−タにお
いて，周波数発電機用マグネット４の一部に段部４ｃ又
は溝部を設けると共に，ロ−タマグネット５の磁極検出
部として面付けホ−ル素子１６を回路基板１に配置する
が，この回路基板１上には周波数発電機コイル部１５を
モジュ−ル化した一電子部品として半田付けで固定し，
この周波数発電機コイル部１５は鉄基板等の高透磁率材
料上に配置するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，特にＬＢＰやＰＰＣ等
の事務機用機器に使用される直流ブラシレスモ−タの改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術のものは，特開昭５８−１７９
１５０号公報に示すように構成されていた。次に，その
構成の要点を図９〜図１１により説明する。図９は従来
の直流ブラシレスモ−タの構成を示した一部縦断正面図
である。同図において，１は回路基板，２はブラケッ
ト，３はロ−タである。ロ−タ３は周波数発電機用マグ
ネット４とロ−タマグネット５とこれ等を保持するホル
ダ−３ａとホルダ−３ａと一体となってブッシュ３ｂと
共に支えるシャフト１３から成る。なお，周波数発電機
用マグネット４はロ−タマグネット５の先端部に設けれ
ている。６はステ−タ，６ａはステ−タ巻線である。ス
テ−タ６はロ−タマグネット５と少隙を隔てて対向する
よう配置され，軸受ハウジング９，ボ−ルベアリング１
１ａ，１１ｂを介して回転軸１３に支承される。なお，
８はナイロンクリップ，１０はねじ，１２は止め輪で，
ロ−タ３はステ−タ６のまわりに自由自在に回転し得る
ようになっている。一方，周波数発電機コイル７は周波
数発電機用マグネット４と僅かなギャップを隔てて面対
向して回路基板１上に配置される。図１０は図９の周波
数発電機用マグネット４，ロ−タマグネット５の部分を
拡大して示した要部拡大正面図で，同図に示すようにロ
−タマグネット５の内周に着磁された磁極部５ａと同極
に着磁された極性を持つ磁極検出用磁極部４ｂのごく近
傍に図１１に後述する磁極検出用のホ−ル素子１６ａ〜
１６ｃが回路基板１の裏面側に半田付け配置される。図
１１は周波数発電機コイル７の配置構造を示すもので，
１は回路基板，７は周波数発電機コイル，７ａは回路基
板１上に形成したコイルパタ−ンで，周波数発電機用マ
グネット４の中心に対し磁極の存在する領域につきほぼ
３６０゜に亙って設けられる。なお，１６ａ〜１６ｃは
磁極検出用のホ−ル素子である。

【０００３】図１０に示すようにマグネット４，５はモ
−タドライブ用としてＡ方向（径方向内周）に磁化さ
れ，着磁された磁極部５ａとつば部分に磁極部５ａと同
極とした磁極検出用磁極部４ｂと速度検出用の周波数発
電機磁極部４ａとを並列にしてそれぞれＢ方向及びＣ方
向に着磁される。磁極検出用磁極部４ｂを図１１のホ−
ル素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃによりその極性を検出し
てステ−タ巻線６ａへの電流の切り換えを行ってモ−タ
を駆動し，周波数発電機磁極部４ａと図１１の周波数発
電機コイル７のコイルパタ−ン７ａの相互作用による周
波数発電機出力を検出し，制御装置により速度制御を行
うという構成になっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上記のよう
な従来の構成の場合，次のような問題点があった。 周波数発電機コイルのコイルパタ−ンを回路基板上に
直接形成するものであり，コイルパタ−ン面と同方向側
にロ−タ，ステ−タが配置されるため，スペ−スに制限
を受け，全ての電子部品をコイルパタ−ン側に配置する
ことは難しく，したがって回路基板を片面とすることは
困難であった。 磁極検出用ホ−ル素子は磁極検出用磁極の近傍直下に
配置されるため，ほぼ全周にわたって存在するコイルパ
タ−ンとの位置・配置に制限を受け，設計上に大きな制
約があった。 磁極検出用ホ−ル素子を面付けとするため，ロ−タ磁
極と同極性を持つ磁極検出用磁極部を，ロ−タマグネッ
ト内周とは別に周波数発電機部磁極と並列して設ける必
要があった。 本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決するよ
うにした直流ブラシレスモ−タを提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の直流ブラシレス
モ−タは，上記のような課題（問題点）を解決するため
に，周波数発電機用マグネットの一部に段部又は溝部を
設け，回路基板上に，鉄基板等の高透磁率材料の基板上
にコイルパタ−ンを形成させた扇型に形成した周波数発
電機コイル部を一つの電子部品として組付けを行い，こ
の発電機コイル部とわずかなギャップをへだてて周波数
発電機用マグネットを面対向せしめ，一方，回路基板の
裏面側にホ−ル素子位置決め用角穴を設けホ−ル素子を
基板裏面より，この角穴に挿入し，一方，基板裏面にホ
−ル素子リ−ド端子部４箇所の半田付け固定用のパタ−
ンランドを設け，面付け固定する。かくすることにより
ホ−ル素子表面は回路基板表側に，基板の表面よりわず
かに沈む位置で，感磁面を表側に向けた形で配置し，ロ
−タマグネットの内周に磁化された磁極を検出するよう
に構成した。この場合，ホ−ル素子の固定は前述のごと
くリ−ド端子部をパタ−ンランドに面付けするものと
し，回路基板に半田付する際の半田付方向にホ−ル素子
の向きを揃え，半田付作業がやりやすいように配置する
ようにする。なお，周波数発電機コイル部の中心と，ホ
−ル素子の中心とのなす中心角は，９０゜〜２７０゜の
領域に配置する。

【０００６】

【作用】上記のような構成においては，周波数発電機コ
イルを一つの電子部品として用意するので，片面基板の
実現がはかれ，更に鉄基板等の高透磁率材料をバックヨ
−クとして使用し，発電機の出力の増大がはかれるよう
になった。また，スペ−スとしては従来３６０゜に亙っ
たものが，その１／２〜１／４の範囲に縮減される。な
お，扇形とする場合，回路基板上での発電機コイル部の
スペ−スは大幅に減少される。この省スペ−ス化により
従来，ホ−ル素子配置に設計的制約があったが，少なく
とも円周上の残りのスペ−スに配置するだけの裕度が生
じた。また，ロ−タマグネットのつば部端面にあたる周
波数発電機用マグネットの一部に段部又は溝部を設ける
ことによりロ−タマグネット内周に着磁された磁極より
漏洩する軸方向磁束を，面付けされたホ−ル素子で直接
検出しても，周波数発電機用マグネットよりの磁気干渉
を受けることなく，また，磁気干渉を与えることなく検
知できるようになった。

【０００７】

【実施例】以下図面に示した図１乃至図３の各実施例に
よって本発明を具体的に説明する。 第１の実施例：図
１は本発明を適用した直流ブラシレスモ−タの基本構成
を示す半部縦断正面図である。同図において，従来のも
のと対応する構成については，図９と同一の符号を付し
て示した。なお，簡単のため，本発明の各ホ−ル素子１
６Ａ〜１６Ｃを以下の説明ではホ−ル素子１６として総
括して表示することがある。即ち，本発明のものではロ
−タマグネット５のつば部分に設けられる周波数発電機
用マグネット４の一部に段部４ｃを設け，回路基板１上
に周波数発電機コイル部１５を一つの電子部品として組
付けを行い，この発電機コイル部１５と僅かなギャップ
をへだてて周波数発電機用マグネット４を面対向させ
る。また，回路基板１の裏面側に複数個のホ−ル素子１
６を配置し，このホ−ル素子１６によりロ−タマグネッ
ト５の内周に磁化された磁極より軸方向に漏洩される軸
束を受けて磁極を検出するようにしている。

【０００８】図２〜図５により本発明の主として回路基
板１における周波数発電機コイル部１５と同コイル部１
５の固定の仕方，ホ−ル素子１６の配置を含むコイル部
１５と各ホ−ル素子１６との組み合わせの方法の実施例
を述べる。図２，図３に示すように，回路基板１におい
て，鉄等の高透磁率材料の基板１５ｆ上に，コイルパタ
−ン１５ａを形成させた扇型の周波数発電機コイル部１
５を一つの電子部品として位置決め部１５ｂ，１５ｃに
より回路基板１上で位置決めを行って，ジャンパ−線１
５ｄ，１５ｅにて半田付け固定する。なお，図３では回
路基板１と発電機コイル部１５との位置決め部１５ｂ及
び１５ｃは夫々押し出部 １５ｂ₁と穴 １５ｂ₂及び押し
出部 １５ｃ₁と穴 １５ｃ₂より成る場合を示している
が，これに限定されるものではない。一方，各ホ−ル素
子１６Ａ〜１６Ｃは図２，図４（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うに回路基板１の所定の位置に設けられたホ−ル素子固
定用穴１ａと，回路基板１の裏面に設けられたパタ−ン
ランド１ｂとをホ−ル素子リ−ド端子部１６ｄを利用し
て面付けを行って固定する。なお，図示のものでは４個
のパタ−ンランド１ｂとリ−ド端子部１６ｄで電気的接
触を行っている例を示す。回路基板１の裏面に面付部品
を，またデスクリ−ト部品を表面より挿入，配置するこ
とによって半田付けは全て裏面側だけとなるので，回路
基板１は片面基板に構成される。

【０００９】なお，本実施例では三相ブラシレスモ−タ
に適用したものであるから３個のホ−ル素子１６Ａ，１
６Ｂ，１６Ｃを回路基板１上に配置するものであるが，
これらの各ホ−ル素子１６Ａ〜１６Ｃは回路基板１に半
田付けする際の半田付け方向にホ−ル素子の向きを平行
に揃え，配置作業及び半田付作業がやりやすいように配
置すれば良い。この点，従来のホ−ル素子１６ａ〜１６
ｃの場合はロ−タマグネット５の磁極部５ａの内周に向
けて各々の中心を配置するという面倒な配置作業をして
いたものを簡略化するものである。この結果，図２に示
すように前述の発電機コイル部１５の中心線Ｌと，各ホ
−ル素子１６Ａ〜１６Ｃの中心線Ｌ’とのなす中心角θ
は約９０゜〜１８０゜とできる配置（図２では約１３５
°の配置とした例）として，径方向，円周方向にも設計
上裕度のある配置となった。このことは周波数発電機コ
イル部１５を一つの電子部品として用意するので，片面
基板の実現がはかれるとともに，更に，鉄基板１５ｆ
（図３）がバックヨ−クとして機能し，発電機出力を増
大するものであるため，コイルパタ−ンを従来ほぼ３６
０°全周に亙ったものを，その１／２〜１／４（１８０
゜〜９０゜）に縮減でき，また扇形構造とすることがで
きたので，回路基板上での発電機コイル部１５のスぺ−
スを大幅に減少させることができるものである。この省
スペ−ス化により従来，ホ−ル素子配置に設計的制約が
あったが，少なくとも円周上の残りのスペ−スに配置す
る裕度が格段に広げられるものである。

【００１０】図５はロ−タマグネットつば部の形状とロ
−タマグネット磁極の磁化，周波数発電機用マグネット
の磁化及び各々の磁極の検出方法を図１０に示した従来
のものと比較できるように示したものである。即ち，従
来のものでは図１０に示すように，ロ−タマグネット５
の先端部に設けれた周波数発電機用マグネット４は，ロ
−タマグネット５のつば部分の周波数発電機磁極部４ａ
とこの基部に当たるモ−タマグネットの磁極検出用磁極
部４ｂの二つに分けられ，これらの磁極検出用磁極部４
ｂと周波数発電機磁極部４ａとを並列して軸方向に着磁
し（磁化の方向は各々Ｂ，Ｃ方向），ロ−タマグネット
磁極の磁化Ａを直接検知せず，磁化Ｂにてロ−タマグネ
ットの磁極を，磁化Ｃにて周波数発電機の磁極を夫々検
出するようにしていた。これに対し本発明の第１の実施
例のものでは，図５の周波数発電機用マグネット４の一
部に段部４ｃを設け，周波数発電機磁極部４ａの直下の
周波数発電機コイルパタ−ン１５ａ（図２）により速度
検出を行い，またロ−タマグネット５の径方向の磁化Ａ
により着磁された磁極部５ａの漏洩磁束Ａ’（磁化Ａと
直角方向）による漏洩磁束を図２に示した面付ホ−ル素
子１６Ａ〜１６Ｃにより検出するようにして，段部４ｃ
により周波数発電機磁極部４ａとロ−タマグネット５の
磁極部５ａの漏洩磁束Ａ’とは何等磁気干渉を互いに受
けることなく検知できるようにした点に，その構成上の
特徴がある。このため本実施例では，従来のようにロ−
タマグネット５の磁極部５ａと別にこの磁極部５ａを検
出するために特別に磁極検出用磁極部４ｂのような検出
用の補助磁極部を設ける必要がなくなった。

【００１１】第２の実施例：図６乃至図８は夫々本発明
の第２の実施例を示す説明図である。図６は要部縦断正
面図で，同図に示すようにロ−タマグネット５の先端に
設けられた周波数発電機用マグネット４の略中央部に溝
４ｄを設けた点に，その構造上の特徴がある。図７は本
実施例におけるマグネット４，５及び溝４ｄの形状と磁
極の磁化状況と漏洩磁束とを示す要部を９０°回転して
示した拡大図で，同図に示すようにロ−タマグネット５
の磁極部５ａの磁化Ａによる漏洩磁束Ａ′によってロ−
タマグネット５の磁極部５ａの検出を行うが，これら検
出が互いに磁気干渉なく行えることを示している。図８
は本実施例において，発電機コイル部１５’の中心Ｍと
ホ−ル素子１６Ａ〜１６Ｃの中心Ｍ’の中心角θ' を約
９０゜とした例で，少なくとも周波数発電機コイル部１
５’とホ−ル素子１６Ａ〜１６Ｃのスペ−スが従来の約
半分となることを示している。上記の各実施例では周波
数発電機用マグネットをロ−タマグネットの先端部に当
たるつば部に一体型に形成し，所要な磁化を行って磁極
形成した場合で説明したが，周波数発電機用マグネット
とロ−タマグネットとは別体のものを一体的に結合する
ようにしても良いことは言うまでもない。

【００１２】

【発明の効果】本発明を適用した直流ブラシレスモ−タ
は，上記のような構成としたものであるため，次に述べ
るような優れた効果を有している。 周波数発電機コイル部を一つの電子部品として用意す
るようにしたので，片面基板化が実現できた。 周波数発電機コイル部を鉄基板等の高透磁率材料の基
板上に形成したので出力が増大でき，従来のものに比べ
発電機コイルを１／２〜１／４の円周領域に縮小でき，
またコイルパタ−ンを扇形に形成した場合には更に発電
機コイルをコンパクトとすることができた。 ロ−タマグネットの先端部に設けられる周波数発電機
用マグネットの一部に段部又は溝部を設けるようにした
ので，ロ−タマグネットの磁極の検知をロ−タマグネッ
トの内周の着磁方向と直角Ｃ軸方向の漏洩磁束を直接，
面付けされたホ−ル素子で検出できるようになり，従来
のようにロ−タマグネットと同極同数の磁極検出用磁極
を設けることは不要となり，更に，周波数発電機磁極と
の磁気干渉も防止することができた。 周波数発電機用マグネットに段部又は溝部を設けて，
磁気干渉なしにロ−タマグネット磁極の漏洩磁束を面付
ホ−ル素子にて直接検出できるようになったこと等の組
合せ効果により，周波数発電機コイル部とホ−ル素子の
配置の設計的な裕度を大幅に増大させることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した直流ブラシレスモ−タの基本
構成の一実施例を示す半部縦断正面図である。

【図２】本発明の第１の実施例における周波数発電機コ
イル部とホ−ル素子部を組立てた回路基板の正面図（図
１における左側面図）である。

【図３】図２の主として周波数発電機コイル部を組立て
た回路の縦断正面図である。

【図４】図２のホ−ル素子部を組立てた回路を示すもの
で，同図（Ａ）は縦断正面図，同図（Ｂ）はその下面図
である。

【図５】本発明の第１の実施例である図１中のマグネッ
ト４，５の形状と磁極の磁化状況と漏洩磁束を示す要部
を９０°回転して示した拡大図である。

【図６】本発明の第２の実施例を示す半部縦断正面図で
ある。

【図７】図６に示した第２の実施例中のマグネット４，
５の形状と磁極の磁化状況と漏洩磁束を示す要部を９０
°回転して示した拡大図である。

【図８】本発明の第３の実施例を示す回路基板の正面図
で，周波数発電機部とホ−ル素子群との組み合わせ配置
により中心角θ′を約９０゜とすることによって従来必
要とした回路基板面積が約１／２に縮少された例を示
す。

【図９】従来例の周波数発電機部と磁極検出部を含む直
流ブラシレスモ−タの半部縦断正面図である。

【図１０】図９のロ−タマグネット５及び周波数発電機
用マグネット４の形状と磁極の磁化状況を示す要部を９
０°回転して示した拡大図である。

【図１１】図９の回路基板１のコイルパタ−ン及びホ−
ル素子の配置例を示した正面図である。

【符号の説明】

１：回路基板 ３：ロ−タ ４：周波数発電機用マグネット ４ａ：周波数発電機磁極部 ４ｃ：段部 ４ｄ：溝部 ５：ロ−タマグネット １５：周波数発電機コイル部 １５ａ：コイルパタ−ン １６Ａ〜１６Ｃ，１６：面付けホ−ル素子（ホ−ル素
子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 皆川 勝 群馬県桐生市相生町３−93 日本サ−ボ株 式会社桐生工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数発電機用マグネットとロ−タマグ
   ネットが一体型となって構成するロ−タであって，この
   ロ−タとこれに対向する巻線を有するステ−タを有し，
   回転軸，軸受等を支える取付ブラケットとこのロ−タと
   ステ−タとの軸方向隙間に，制御及び駆動用回路を備え
   る回路基板を配置した直流ブラシレスモ−タにおいて，
   上記周波数発電機用マグネットの一部に段部又は溝部を
   設けると共に，ロ−タマグネットの磁極検出部として面
   付けホ−ル素子を前記回路基板に配置するが，前記回路
   基板上には周波数発電機コイル部をモジュ−ル化した一
   電子部品として半田付けで固定し，この周波数発電機コ
   イル部は鉄基板等の高透磁率材料上に配置するようにし
   たことを特徴とする直流ブラシレスモ−タ。
2. 【請求項２】 上記周波数発電機コイル部は，周波数発
   電機のコイルパタ−ンを含め，全体として扇形に形成す
   るようにした請求項１記載の直流ブラシレスモ−タ。
3. 【請求項３】 上記面付けホ−ル素子は，回路基板のパ
   タ−ンランドに対してそのリ−ド端子部に半田付けする
   ことで固定するようにした請求項１乃至２のいずれかに
   記載の直流ブラシレスモ−タ。
4. 【請求項４】 上記面付けホ−ル素子の中心と周波数発
   電機コイル部の中心とは回転軸を中心として，互いに少
   くとも９０゜〜１８０゜離れて配置するようにした請求
   項１乃至３のいずれかに記載の直流ブラシレスモ−タ。