JPS5932985B2 - 面対向モ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、円板状の永久磁石ロータに面状の固定子コイ
ルを対向配置した面対向ロータに関するものであり、そ
の目的とするところは組立工程が簡易化されるとともに
性能向上が得られる面対向モータを提供するにある。

従来本発明者らは、特願昭４８−１４４３５３号（特開
昭５０−９６８１４号公報）の出願に示すように、扁平
型永久磁石を回転子とし、この永久磁石の軸方向の磁束
と鎖交する２個のコイルを配置するよう？こした面対向
型のモータを開発したものであるが、かかる面対向型の
モータは、コイルの成形か容易であるという点で優れて
いるものの、磁性体を有さない空芯のコイルを使用する
とモータの効率は著しく低くなるという問題があり、効
率を上げるためには磁性体をコイルと共に配置する必要
があった。

しかるに第８図従来例のように永久磁石ロータ１を１個
とし、その一方の面にのみコイル４と磁・匣体５とを有
する構造の場合には永久磁石ロータ１と磁性体５との間
の吸引力が大きくなり、組立時の空隙の調整に時間がか
かったり、軸受での機械ロスが増加したりして、効率や
寿命が悪くなる傾向にあった。

又永久磁石ロータ１と磁性体５との間の吸引力を避ける
ため、第９図従来例のように永久磁石ロータ１と磁性体
５とを軸７で連結してロータとした型のものも提供され
ているが、構成がやや難しく、有効磁束が減少するので
、発生トルクが弱くなる欠点を有していた。

また従来、実公昭３８−３９１０号公報に開示されてい
るように、Ｕ字状をなす固定子鉄心の両磁極に界磁巻線
を装着し、この固定子鉄心の両磁極を永久磁石ロータの
軸方向に配して、永久磁石ロータの側面に両側から対向
せしめた小型電動機が提案されているが、かかる従来例
にあっては、Ｕ字状をなす固定子鉄心の両磁極が界磁巻
線よりも永久磁石ロータの表面に近接して配置されてい
たので、永去磁石ロータはそのＮ極やＳ極がＵ字状をな
す固定子鉄心の両磁極に対向する位置において停止しや
すく、それだけ回転むらを生じやすいという問題があっ
た。

本発明は上述の点に鑑みて提供せるものであって、永久
磁石ロータと固定子コイルおよび磁性体の配置関係を改
善して、永久磁石ロータと磁性体との間の吸引力を低減
して、軸受での機械ロスを低減させると共ｌこ、永久磁
石ロータの回転むらをも低減させるようにしたものであ
る。

以下本発明の一実施例を図により詳述する。

第１図は本発明の一実施例の断面図を示し、永久磁石ロ
ータ１は円板状の磁性材料８を軸７に例えば樹脂部１６
で同時成形して形成されており、この磁性材料１は第２
図イに示すように厚さ方向に着磁されている。

この永久磁石ロータ１の厚さ方向に空隙ＧＧを介して、
固定子となる面状のコイル４．４ａがケース９の溝に位
置決めして固定される。

さらにコイル４，４ａのケース側背面には、鉄心として
使用する磁性体５，５ａが配置してあり、磁路を形成し
ている。

軸受１０，１０ａはケース９，９ａに固定され、ケース
９，９ａは互いにビス１’１．１１で連結されている。

次に第１図実施例のさらに詳細な説明を第２図乃至４図
によって行う。

第２図イ１口は永久磁石ロータ１を構成する磁性材料８
の着磁状態を示すものであって、同図に示すように円板
状磁性材料８の片面の内周部を等角度間隔毎に区分した
各領域をＮ極およびＳ極に交互に着磁して内周部磁極２
を形成し、各内周部磁極２の外周部を周方向に２等分し
た各領域をＮ極およびＳ極に交互に着磁して外周部磁極
３を形成し、磁性材料８の他面側を上記片面側と異極性
に着磁しである。

この永久磁石ロータ１に対向するコイル４，４ａは、第
３図に示すように平面状の巻線されたコイル本体１２を
絶縁物１３で挟み込み成型して形成され、コイル４，４
ａの周部に突設した絶縁物１３の突起１４はコイル４，
４ａをケース９に固定するためのものである。

また磁性体５，５ａは鉄心として使用されるもので、鉄
損を少なくするため、巻鉄により形成する方が良い。

しかして上記実施例にあっては、例えば永久磁石ロータ
１に対してコイル４のコイル本体１２は第２図一点鎖線
の如く位置することになるものである。

また第３図に示すようにコイル本体１２のうち、永久磁
石ロータ１の内周部磁極２に対向する内周コイル部Ａお
よびＡ′は永久磁石ロータ１の半径方向に沿って配設さ
れており、３６０度を永久磁石ロータ１の内周部磁極数
（−２）で除算した角度（＝１８０度）をなすように構
成されている。

したかって内周コイル部ＡおよびＡ′に流れる電流によ
って内周部磁極２にトルクが発生し、このトルクによっ
て永久磁石ロータ１が回転駆動されるようになっている
。

またこの内周コイル部ＡおよびＡ′が内周部磁極２の境
界線上に存在する死点位置（いわゆるデッドポイント）
においては、コイル本体１２．の外周コイル部Ｂおよび
Ｂ′が外周部磁極３のＮ極およびＳ極上を横切っている
ので、外周コイル部ＢおよびＢ′に流れるコイル電流に
よって外周部磁極３にトルクが発生するようになってい
る。

このためコイル４，４ａが励磁されているとすると、こ
の励磁電流により永久磁石ロータフにトルクが発生する
区間は１８０°より大きくなっている。

一方コイル４のコイル本体位置とコイル４ａのコイル本
体位置とは電気角で１８０°ずイ１て配置さイ１ている
。

このためコイル４を励磁した場合のトルクを実線で示し
、コイル４ａを励磁した場合のトルクを破線で示すと、
永久磁石ロータ１の回転角θとトルクＴとの関係は第４
図のようになり、コイル４を永久磁石ロータ１の位置が
Ｐ角度範囲の位置で励磁し、コイル４ａを永久磁石ロー
タ１の位置がＱ角度範囲の位置で励磁することによって
、一方向に回転するモータを得ることができるのである
。

また第４図のＸ点は、第２図に示すような永久磁石ロー
タ１とコイル本体１２さの位置関係にあるときの回転角
を示すものである。

次に第５図及び第６図は４極の内周部磁極２と８極の外
周部磁極３とを設けた場合の磁性材料８の着磁状態とコ
イル本体１２の形状を示すものである。

まず永久磁石ロータ１を形成する円板状の磁性材料８の
内周部は等角度間隔（９０度）毎に４分割され、各分割
された領域をＮ極およびＳ極に交互に着磁して４極の内
周部磁極２を形成している。

また各内周部磁極２の外周部領域は周方向に２等分され
て、各２等分さイ９た領域をＮ極およびＳ極に交互に着
磁して８極の外周部磁極３を形成しである。

次にコイル本体１２については、永久磁石ロータ１の半
径方向に沿って配設され、３６０度を永久磁石ロータ１
の内周部磁極２の個数（−４極）で除算した角度（−９
０度）をなす内周コイル部ＡおよびＡ′と、この内周コ
イル部ＡおよびＡ′が内周部磁極２の境界線上に存在す
る死点位置において、外周部磁極３のＮ極およびＳ極上
を横切って回転トルクを発生させる外周コイル部Ｂおよ
びＢ′とを設けである。

また第７図は各コイル４，４ａの励磁の方式を示すもの
であり、永久磁石ロータ１の回転に応じてＮ極およびＳ
極を交互に検出して、永久磁石ロータ１の回転位置に応
じた電気信号を発生するホール素子のような磁気感応素
子６を永久磁石ロータ１の内周部磁極２に対向する位置
に配設し、この磁気感応素子６の出力により交互にコイ
ル４゜４ａを励磁すべくスイッチ素子１５．１５ａをオ
ン、オフするようにしである。

なお磁気感応素子６はホール素子以外のもので構成して
も良く、この場合スイッチ素子１５．１５ａのいずれか
一方又は双方に磁気感応素子６の出力を接続しても良い
。

本発明は以上のように構成されており、円板状の永久磁
石ロータの両面にそれぞれ空隙を介して面状の固定子コ
イルを対向配置して固定し、各固定子コイルの背後に夫
々磁性体を配置するようにしたものであるから、永久磁
石ロータと磁性体との間の吸引力をバランス良く釣り合
わせることができ、したがって軸受にかかる荷重が少な
くなって第８図従来例に比べて機械的な損失が減少する
とともに寿命が長くなるという効果を有するものであり
、また本発明にあっては永久磁石ロータの両側に固定子
コイルと磁性体とを配置したから組立をケースの一方向
からのみ行うことができるものであり、第９図従来例の
ように固定子コイルの両側に永久磁石ロータと磁性体と
を配置するような構造に比べると組立が容易であるとい
う効果を有スるものである。

また本発明にあっては、内周コイル部が内周部磁極の境
界線上に存在する死点位置において、回転トルクを生じ
させる外周コイル部と外周部磁極とを設けたから、従来
永久磁石ロータの死点位置をなくするために最低３個は
必璧とされた励磁コイルを２個ですませることができる
ので、励磁用のコイルの引出線数を少なくすることがで
きるという効果を有するものである。

さらにまた、本発明にあっては、永久磁石ロータの両側
に固定子コイルを介して磁性体を配置したものであるか
ら、実公昭３８−３９］、０号公報に開示されている小
型電動機のように、永久磁石ロータの表面に近接してＵ
字状鉄心の磁極が配置されているものに比べると、永久
磁石ロータが磁性体から受ける磁気的な吸引力による回
転むらが低減されるという効果もある。

なお本発明の実施例として示したように磁気感応素子の
出力に応じて各コイルを交互に励磁するように構成した
場合には、ブラシを設けたり別の機械スイッチを設ける
必要がなく、無接点化することができるので寿命が向上
し、頗る好都合なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の断面図、第２図イ。 口は夫々同上の円板状磁性材料ロータの永久磁石の着磁
状態を示す拡大側面図及び拡大平面図、第３図は同上の
コイルの一部切欠せる拡大平面図、第４図は同上の動作
説明図、第５図は同上の他の実施例の円板状磁性材料の
着磁状態を示す拡大平面図、第６図は同上の第５図実施
例に対応するコイルの一部切欠せる拡大平面図、第７図
は同上の１駆動回路の回路図、第８図は従来例の概略断
面図、第９図は他の従来例の概略断面図であり、１は永
久磁石ロータ、２は内周部磁極、３は外周部磁極、４．
４ａは夫々コイル、５，５ａは夫々磁性体、６は磁気感
応素子で、Ｇは空隙、Ａ、Ａ’は内周コイル部、Ｂ、Ｂ
’は外周コイル部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円板状磁性材料の片面の内周部を等角度間隔毎に区
   分した各領域をＮ極およびＳ極に交互に着磁して内周部
   磁極を形成し、各内周部磁極の外周部を周方向に２等分
   した各領域をＮ極およびＳ極に交互に着磁して外周部磁
   極を形成し、磁性材料の他面側を上記片面側と異極性に
   着磁して永久磁石ロータを形成し、永久磁石ロータの半
   径方向に沿って配設され、３６０度を永久磁石ロータの
   内周部磁極数で除算した角度をなす内周コイル部と、こ
   の内周コイル部が内周部磁極の境界線上に存在する死点
   位置において、外周部磁極のＮ極およびＳ極上を横切っ
   て回転トルクを発生させる外周コイル部とを有する面状
   の固定子コイルを、永久磁石ロータの両磁極面に対して
   空隙を介して夫々対向配置して固定するとともに、これ
   らのコイルの背後に夫々磁性体を配置して成ることを特
   徴とする面対向モ゛−タ。