JPH0734636B2 - モ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロータとステータとがそれぞれの軸方向の端
面を互いに対向させて配設されるいわゆる軸方向空隙形
のモータに関し、特に、ヨークの厚さ寸法をほぼ従来ど
おりに維持しつつその鉄損を軽減することができるモー
タに関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ 一般に家庭用VTR（ビデオテープレコーダ）の回転ドラ
ムに採用されるモータは、バッテリ等の電源で作動する
いわゆる軸方向空隙形のモータであり、このような用途
に用いられる場合、その小型化と、バッテリ寿命を長く
するために駆動電流を小さくすることが要求されてい
る。

一般に、軸方向空隙形のブラシレスモータとしては第１
図に示す構造のものが知られている。なお第２図はこの
モータのロータを示す平面図であり、第３図はステータ
を示す平面図である。

第１図において１は回転軸であり、この回転軸１には、
これと一体となって回転するロータヨーク２が設けられ
ている。このロータヨーク２は軟磁性材により形成さ
れ、その内部には第２図に示すような８極に均等着磁さ
れた界磁用ロータマグネット３が固定されている。ロー
タマグネット３の下端面には、第３図に示すような扇形
状に巻回された６つのコイルからなる３相のステータコ
イル４が設けられている。すなわちロータマグネット３
とステータコイル４とはそれぞれの軸方向の端面が互い
に向かい合うように配設されている。第１および第３図
に示されている５はホール素子であり、３相のステータ
コイル４の間に電気角で120度の位相差を有して配置さ
れている。ステータコイル４とホール素子５はステータ
基板６を介してステータヨーク７に固定されている。ス
テータヨーク７は軟磁性材よりなり、またステータコイ
ル４はその中央部分が空芯となっており、ロータマグネ
ット３とステータヨーク７との間には空隙部が形成され
ている。

また、ホール素子５はロータマグネット３の位置を検出
してその検出信号を出力し、ロータマグネット３は、ス
テータコイル４への通電電流がトランジスタ等の半導体
素子（図示せず）を介して上記ホール素子５の出力信号
に応じて順次切換えられることによって所定の方向の回
転力を得ることになる。すなわち、ロータマグネット３
を起磁力源として発生する磁束は、ステータコイル４に
鎖交しステータヨーク７とロータマグネット３とで閉磁
路を形成することになる。

ところで、ステータヨーク７の軟磁性材料としては、一
般にSS材（一般構造用圧延鋼材）やSPCC材（冷間圧延鋼
板）等の構造用鋼板が用いられている。しかしながら、
これらのSS材やSPCC材では固有抵抗が低く（10μΩ・cm
程度）、渦電流損やヒステリシス損を主体とする鉄損が
多くなるため、モータの回転数が高くなるとこの鉄損に
よる負荷が一層増大し、モータの駆動電流が増えるとい
う欠点が存在する。

そこで、この欠点を補うために、SS材やSPCC材などに代
わってソフトフェライトを用いてステータヨーク７を形
成し、鉄損を軽減させる方法が従来から採用されてい
る。しかし、この方法においては、ソフトフェライトの
固有抵抗が高い（数10Ω・cm程度）ので鉄損を軽減する
ことはできるが、飽和磁束密度はSS材などにくらべて1/
3程度と低く、このために磁気的に飽和しやすくモータ
の出力トルクが大幅に減少するおそれがあり、そのよう
な磁気飽和を防ぐためにはフェライトの厚さをSS材など
の３倍以上にする必要があった。したがって、このよう
なフェライトを用いたモータにあっては、軸方向の高さ
寸法ないし厚さ寸法が大きくなるという欠点があり、モ
ータ自体の大型化を招くものであった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、ヨークでの鉄損を有効に防止することができ
るとともに、ヨークからの漏れ磁束の発生を有効に防止
することが可能なモータを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明におけるモータは、起磁力源と電機子コイルと
のそれぞれの軸方向の端面が互いに対向して軸方向空隙
をなすように配置され、起磁力源と電機子コイルとの上
記対向する端面とは軸方向に逆の端面上にそれぞれ第１
および第２のヨークが設けられ、ロータおよびステータ
として閉磁路を形成するモータにおいて、モータあるい
はステータのいずれかとして電機子コイルに設けられた
第２のヨークが、電機子コイル側に位置するとともに電
磁鋼板よりなり常に閉磁路を形成する内層と、その内層
に対して電機子コイルとは反対側に位置し構造用鋼板よ
りなり内層と磁気的に絶縁された状態で内層に密着され
るとともに内層の磁気飽和が生じた場合にのみ閉磁路を
形成する外層とからなる二層構造に構成されていること
を特徴とする。

［作用］ この発明に係るモータでは、電機子コイルに設けられた
第２のヨークが、電磁鋼板よりなり常に閉磁路を形成す
る内層と、構造用鋼板よりなり内層と磁気的に絶縁され
た状態で内層に密着されるとともに内層の磁気飽和が生
じた場合にのみ閉磁路を形成する外層との二層構造に構
成されているので、ヨークでの鉄損が電磁鋼板からなる
内層によって有効に軽減されるとともに、例外的に内層
からの漏れ磁束が発生したとしても構造用鋼板からなる
外層によってヨークからの漏れ磁束が発生するのが有効
に防止される。

［発明の実施例］ 以下に本発明の好適一実施例について添付図面に従って
説明する。

第４図は本発明に係るモータの概略構成を示す縦断面図
であり、従来例を示す第１図に対応するものである。し
たがって同様の構成部分には同じ番号を付すことによっ
て重複する説明を省略する。また、第５図は第４図のロ
ータとステータとの対向状態を示すべく要部を拡大して
表わした図である。

図示するように、ステータヨーク７は珪素鋼板と呼ばれ
る電磁鋼板によって薄い板状の内層９と、SS材やSPCC材
などの構造用鋼板によって形成される薄い板状の外層10
とが磁気的に絶縁されて密着して二層構造に形成されて
いる。そして、ステータヨーク７の内層９がロータマグ
ネット３の下端面と平面対向した構造に形成されてい
る。この状態でロータマグネット３を起磁力源とする磁
束Ｂは、モータマグネット、とステータヨーク７との間
の空隙を介在してステータヨーク７とロータマグネット
３とで閉磁路を形成している。ステータヨーク７の内層
９を構成している珪素鋼板等の電磁鋼板は単位重量あた
りの鉄損が小さい材料であり、このモータの構成におけ
る渦電流損およびヒステリシス損を主体とする鉄損は小
さい値に抑制することができる。すなわち、軸方向空隙
形のモータにおいては、モータマグネット３とステータ
ヨーク７との間の空隙長が長いため、ロータマグネット
３を低いパーミアンス係数の状態で使用することにな
り、また特にロータマグネット３の材料としてはバリウ
ムフェライトやストロンチウムフェライト等の磁石を用
いることがほとんどのために空隙部の磁束密度は小さく
なり（通常２〜3KG程度）、したがって、比較的厚さの
薄い（1mm未満程度）珪素鋼板を内層９に採用しても、
その飽和磁束密度を15KG程度に得ることができるので内
層９が磁気飽和することはほとんどなく、十分に鉄損の
軽減効果を得られる。

また、ロータマグネット３の材料として残留磁束密度や
保持力の大きい希土類磁石が最近用いられることがあ
り、空隙部の磁束密度がフェライト磁石のときよりも大
きくなる場合があるが、このような場合にたとえば内層
９が磁気的に若干飽和したとしても、構造用鋼板で形成
された外層10が内層９に密着して設けられているので、
内層９を通過した磁束は外層10によって閉磁路を形成す
ることができる。したがってこのように構成されたモー
タであれば、VTRの回転ドラムに用いても、磁気テープ
や磁気ヘッドあるいはその他の部分への影響を防止する
ことができる。

さらには、内層９の磁気飽和は微小であるので、モータ
の出力低下は極めて少なく、鉄損軽減効果を十分に発揮
することができる。

また、外層10の厚さは、飽和磁束密度の高い構造用鋼板
で構成されているので薄くてよい。したがってステータ
ヨーク７全体の厚さ寸法は従来のSS材やSPCC材だけで構
成されたものとほとんど変わらず、しかもモータの鉄損
を軽減してモータの駆動電流を小さくすることができ
る。

なお、上述の実施例においてはロータマグネット３が８
極、ステータコイル４が３相６コイルからなる構造のブ
ラシレスモータを示していたが、ロータマグネット３の
極数やステータコイル４の相数あるいはコイル数は、ブ
ラシレスモータの構成の原則を踏襲する限りどのような
数であってもよい。

次に本発明の他の実施例を第６図に示す。この実施例に
あっては軸方向空隙形のブラシ付直流モータを示す。

第６図において１は回転軸、２はロータヨークであり、
軟磁性材の平板状に形成され回転軸１と一体となって回
転するように構成されている。11はロータコイルであ
り、ロータヨーク２上に固定されている。12は整流子で
あり、ロータコイル11の端末にこれが接続されており、
回転軸１とともに回転している。13は界磁用のステータ
マグネットであり、円周方向へ均等に多極着磁されてお
り、ロータコイル11の軸方向端面に平行して向かい合っ
ている。７はステータヨークであり、軟磁性材により形
成されステータマグネット13を固定している。また14は
ブラシであり、回転している整流子12に接触してロータ
コイル11へ給電する機能を有しており、ブラシ取付部15
を介してステータケース16に取付けられている。

このように構成されたブラシ付直流モータにおいてロー
タヨーク２は、ステータマグネット13と対向している側
の面に珪素鋼板などの電磁鋼板から形成される内層９と
その反対側にSS材やSPCC材等の構造用鋼板から形成され
る外層10とが、磁気的に絶縁されながら密着して形成さ
れている。したがって、閉磁路はステータマグネット13
とロータヨーク２との間に空隙部を介在してこれらステ
ータマグネット13とロータヨーク２とに形成される。す
なわち、ロータヨーク２の厚さ寸法を薄く維持したまま
鉄損軽減効果を得ることができ、前述の実施例と同様に
モータ自体の軸方向の高さ寸法ないし厚さ寸法を従来技
術とほぼ同様に維持しつつモータの駆動電流を小さくす
ることができる。また家庭用VTRの回転ドラムに用いて
もモータ以外の他の構成部品への磁気影響がない。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、軸方向空隙形モータに
おいて、電機子コイルに設けられた第２のヨークを、電
磁鋼板よりなり常に閉磁路を形成する内層と、構造用鋼
板よりなり内層の磁気飽和が生じた場合にのみ閉磁路を
形成する外層との互いに磁気的に絶縁された二層構造に
構成することによって、電機子コイルに設けられた第２
のヨーク部材に生じる鉄損を極力軽減することができ、
モータの駆動電流を小さくすることができる。これと同
時に、上記の外層を設けたことによって、例外的に内層
に磁気飽和が生じた場合には、第２のヨークからの磁束
漏れを有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の軸方向の空隙形モータを示す側断面図、
第２図は第１図のロータを示す平面図、第３図は第１図
のステータを示す平面図、第４図は本発明に係る軸方向
空隙形モータの一実施例を示す側断面図、第５図は第４
図のロータとステータヨークとの対向状態を説明する要
部拡大図、第６図は本発明に係る軸方向空隙形モータの
他の一実施例を示す側断面図である。 なお図中２はロータヨーク、７はステータヨーク、９は
内層、10は外層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】起磁力源と電機子コイルとのそれぞれの軸
   方向の端面が互いに対向して軸方向空隙をなすように配
   置され、前記起磁力源と前記電機子コイルとの前記対向
   する端面とは軸方向に逆の端面上にそれぞれ第１および
   第２のヨークが設けられ、ロータおよびステータとして
   閉磁路を形成するモータにおいて、 前記ロータあるいは前記ステータのいずれかとして前記
   電機子コイルに設けられた前記第２のヨークが、前記電
   機子コイル側に位置するとともに電磁鋼板よりなり常に
   閉磁路を形成する内層と、前記内層に対して前記電機子
   コイルとは反対側に位置し構造用鋼板よりなり前記内層
   と磁気的に絶縁された状態で前記内層に密着されるとと
   もに前記内層の磁気飽和が生じた場合にのみ閉磁路を形
   成する外層とからなる二層構造に構成されていることを
   特徴とする、モータ。