JPS583558A - ブラシレスモ−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。

扁平型ブラシレスモータの構造に関するものである０ 第１図ないし第６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位置の検出を行う扁平
型８極５相ブラシレスモータの例である。図において７
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
あシ。

回転子ヨーク６を介して回転軸８に固定してあり回転軸
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とからな
っている０磁界検出素子４４’、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・固定し
である。

磁界検出素子ｉ　４’、　、ＩＩ″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位置検出を行う
。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６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。周波数発電コイル１５とし
ては、固定子コイル２と同じ離形状・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で配線基板１１０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
上にはんだ接続する。配線基板１１はフェノール樹脂板
等の絶縁性剛体板の上に配線用パターン導体を施した構
造で、これ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、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
回路に接続するだめの配線用リード線数は全部で１６本
である。従って、配線基板１１の表面積も広くなシ、コ
ネクタも大型であり、配線用リード線の占めるスペース
・重量も大きい。まだシールドケース１０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昏ル
をそれぞれ別個に製作し、これらをモータ組立て時に手
作業により組込み・接続をする構成であるだめに９組込
み精度も低く。

長い組込み作業時間を特徴とする特に、磁界検出素子の
組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。

（・・）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１発生
する周波数の安定性が低い。

（ホ）回転子マグネットのψ１１面磁界が太き（。

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
も太き（１円滑回転性を低下させる０ （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１位置検出精度が低下しやすい（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）配線用シートを、その面上に少くとも固定子コイ
ルの端末引出し部と周波数発電コイルとをパターン状導
体で形成するとともに。

磁界検出素子をも一体的に固定しかつその端末をパター
ン導体で配線した構造とし、これによりモータ組立て時
の固定子部の端末処理数を極減しかつ処理作業を自動化
しやすくしてモータの製作性を向上させ、低コスト化を
図ると同時に磁界検出素子の配列精度を向上させ１回転
円滑性をも向上できるように図ったこと。

（ロ）固定子ヨークの平面内に小穴等を設け。

これらの内部に磁界検出素子を挿入し、磁界検出素子を
固定子ヨーク平面上に突出させない構造であってかつ回
転子マグネットの磁甑面直下に設置した構成とし、とれ
により固定子コイルの体積の増大と強磁界下におけろ正
確な位置検出とを可能にして、モータ効率の向上と一層
の高円滑回転化を図ったこと。

を主な特徴点とするものである。

以下１本発明の実施例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
の第１の実施例を示す図で、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１
０図は該実施例の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６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ａ　、　ａ′、　４１
／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導体２０と固定子
コイル端末引出しパター／導体１６を設けた構造である
。固定子ヨーク６′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５個の貫通した小穴２５
．２５’。

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
ーン導体で渦巻状に形成し、スルーホール電極６１で表
裏を直列接続したパターン状コイル５０．３０’よシな
り、１相あたり８極の構造である。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６′の平面内に設けた
壬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ｆマグネット１
の回転方向に対し互いに電気角でＩπ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５６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導体１３に
凄続する。

周波数発電パターン導体２０は２回転子マグネット１の
各磁甑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一２ｎ＋　１−（ｎ＝ｏ、　
　１．２・・・・）となるようにしてあり１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″および周波数発電ノくターン導体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ｏしかも１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４４′
・４″　は固定子ヨーク３′面内に挿入され２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１円環状溝３
５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、小穴構造よシ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２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４４ｒ、４ｒｒ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”　）ｉ固定子
コイル２′側には突出させない構：告であるため、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だめこれにより出力の安定１生を
向上することができる。

また、可撓性の配線用ンート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埃が
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
タの第２の実施例を示す図で、第１１図はモータ電磁部
構造の拡大断面図、第１２図は配線用ンートを固定した
固定子ヨークの平面図である。本実施例のモータの基本
構造は、前記第１の実施例のモータと同じであるが１本
実施例のモータでは、磁界検出素子４．４’　、　４”
を固定子ヨーク６″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の内径よシ大きくするー。

本実施例の構造での作用および効果は前記第１の実施例
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の第５の実施
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″′　の内周部に扁平円状の円環切欠
き部５０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。本実施例も、前記第１および第２の実施
例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）は本発明によ
るブラフレスモータの第４の実施例を示す図で、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０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）よシその面内に設けた小穴中に挿入す
る構造である。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、前記実施例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６′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図は本発明によるブラシレスモー
タに用いる配線用シートの他の構造例を示す図で、第１
６図は表面図、第１７図は裏面同第１８図は結線図であ
る。本例では、配線用ノート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
一体化した構造となっている。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−ホール電極
３１．３１’、　３１″で裏面に導き、そこでノくター
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、モータ組立ての作業性を著しく向上
でき、低コスト化ができる０ 第１９図（ａ）　、　（ｂｌは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）は裏面図である。本例も、前記第１６図ないし第１
８図に示した構造例と同様、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６
１．６２を連続して設け、これを配線部　“６０上に折
り２曲げて積層する構造としである０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２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Ｊト整合
型コイルであり、Ｕ相コイ／１．ｚ　Ｂ　ａ、・ａ′１
・ａ’・ａ２・ａ３・ａ２・ａコ・ａ４を直列に接続し
て構成し、■相コイルはｂｌ・ｂ′１・ｂ′２・ｂ２・
ｂ５・ｂλ・ｂＱ−ｂ４を。

まだＷ相コイルはＣ１’　Ｃ’ｌ　”　Ｃ’２　’　Ｃ
２’　Ｃ５’　Ｃ’５　’　Ｃ’４　”　Ｃ４をそれぞ
れ直列接続して構成しである。（ここで。

ａｎ　＊　ｂｎ　＋　Ｃｎはシート表面のコイル極＋　
　ａｎ　ｒ　ｂ’ｌ　ｒ　ｃ；はシート裏面のコイル極
を表す。） 以上説明したように２本発明によれば、Ｕ平型のプラン
レスモータにおいて。

（イ）配線用シート上に１周波数発電用コイルパターン
と磁界検出素子とを一体的に設ける構造により、モータ
の端末配線処理数と組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
。

まだ、処理作業も自動化しゃすい。

（ロ）磁界検出素子の配列精度を向上でき２円滑回転性
を向上できる。

（ハ）磁界検出素子を磁極面対向の強磁界中に設置する
構造により、正確な磁界分布が得られかつ磁界検出素子
の出力のオフセット量の影響を軽減でき、正確な回転位
置検出が可能である。

（ニ）磁界検出素子としてボール素子等を用いる場１合
は、その入力抵抗値を増大させ、との部分の消費電力を
低減化できる。

（ホ）磁界検出素子を回転子マグネット磁極面と固定子
ヨーク面との空隙部には設けない構造にできるため、固
定子コイルの占有スペースを増大させ、モータ効率を向
上できる。

（へ）磁界検出素子を固定子ヨーク面上に突出させない
構造のものは、多極のシート状の固定子コイルあるいは
これを積層した構造の固定子コイルを用いることができ
るため、固定子コイルの有効導体長を増大できると同時
に出力位相の平均化効果の高い多極コイル構造にでき、
モータ効率と出力安定性を向上できる。特に、パターン
導体で固定子コイルを形成したプリントコイルの場合は
１本発明の構造による効果が顕著である。

（ト）薄型で体積効率゛の゛高いモータを構成しやすい
。

（テ）側面に切欠き部のない全周側面型のシールドケー
スを用いることができるため、モータ外部への磁気漏洩
をなくすことができる。

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。第４図は本発明によるブラシ
レスモータの第１の実情例を示す縦断面図、第５図（ａ
）　、　（ｂｌ　、　（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図は該実施例の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図は本発明によ
るブラシレスモータの第２の実施例におけるモータ電磁
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、第１６図は第６の実施例にお
けるモータ電磁部構造の拡大断面図、第１４図は第４の
実施例を示す縦断面図。 第１５図（ａｌ、　（ｂ）はそれぞれ該実施例の配線用
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図は本発明によるブラシレスモータに用
いる配線用シートの他の構造例を示すそれぞれ表面図、
裏面図および結線図、第１９図（ａ）・（ｂ）は配線用
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 ５、５’、　　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 １０・・・シールドケース １１・・・配線基板 １２、　１２’、　　１２″・・・配線用シート１６・
・・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・・・固定子コイル端末接続パターン導体２０・・
・周波数発電コイルバター７導体、２５、　２５’、　
　２５”・・・小穴　　３０、ろＯ′・・・パターン状
コイル ３１、３１’、　３１″・・・スルーホール電極６２・
・・絶縁シート ３５・・・円環状溝 ３６・・絶縁被膜 ａ　ｏ、　　ａ　ｏ’、　ａ　ｏ″・・・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 代理人弁理士　中村純之助 十３図 才１２図 第１３図 １１６１； ５Ｆ１８図 ４５′ 第１９幅 （θ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）平面を円周方向に扇形に等分割着磁した扁平円環
   状の回転子マグネットの磁界を磁界検出素子で検知して
   該回転子マグネットの回転位置を検出し、該回転子マグ
   ネットの磁極面に対向する位置に設けた扁平状の固定子
   コイル群に該回転子マグネットの磁極に対応した電流を
   電子回路で制御して給電し１回転駆動力を得る構成の扁
   平型のブラシレスモータにおいて、絶縁性のシート面上
   に薄膜のパターン導体を有し、該パターン導体により少
   なくとも固定子コイルの端末引出し部と２周波数信号発
   生用パターン状コイル部およびその端末引出し部と、磁
   界検出素子の端末配線用パターン部とが形成されておシ
   、かつ前記シート面上に磁界検出素子を配列・固定して
   該パターン導体で端末配線した構造の配線用シートを固
   定子内に具備したことを特徴とするブラシレスモータ◇
   （２、特許請求の範囲第１項に記載のブラシレスモータ
   において、配線用シートを、平面内に小穴または切欠き
   部または溝または凹部を有する形状あるいは回転子マグ
   ネットより内径が大きいかまたは外径が小さい扁平円環
   形状の固定子ヨークの面上に固定し、磁界検出素子およ
   び周波数信号発生用パターン状コイル部を回転子マグネ
   ットの半径内の磁極面下の磁界中に配列するとともに、
   磁界検出素子を前記固定子の有する小穴または切欠き部
   または溝または凹部の中に挿入するかあるいは前記固定
   子ヨークの内周縁部または外周置部に配列して、その厚
   みが固定子ヨークの固定子コイル固定面側に突出しない
   ように構成したことを特徴とするブラシレスモータ。 （３）特許請求の範囲第１項に記載のブラシレスモータ
   において、配線用シートを、シート面上にパターン導体
   で渦巻状コイルを形成して固定子コイルをも一体化した
   配線用シート構造としたことを特徴とするブラシレスモ
   ータ。