JPS60245457A - 電動機 - 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、永久磁石を有する回転子と、この回転子と同
軸で、回転子シャフトに垂直に延在する平面によって主
軸方向に限界された鉄心を有する固定子どを有し、前記
の鉄心は、エアギャップを経て回転子と共働する半径方
向のリムを有する固定子歯を形成し、固定子巻線が前記
のリムの少なくとも幾つかに巻かれて前記の主軸方向に
突出するようにした電動機に関するものである。

このような電動機は就中ドイツ国公開特許公報第２８．
３５２１０号、同第３１２２０４９号およびオランダ国
公開特許公報第７９０８９２５号に記載されている。こ
れ等の電動機では、回転子の永久磁石は半径方向に磁化
された円筒状磁石で、固定子を取囲み、固定子歯の半径
方向の端面と共働する。より扁平な電動機を得るためこ
れ等の電動機の軸方向寸法を小さくすることを必要とさ
れる場合には、回転子磁石と面する歯面の表面積が非常
に小さくなるので、回転子磁石で発生された磁束と交鎖
することができない。このため前記のドイツ国公開特許
公報第３１２２０４９号に記載された電動機では、固定
子歯面の軸方向寸法を大きくするために鉄心に導磁体を
設けている。けれども、これは構造上複雑な工程を必要
とする。

本発明は、固定子鉄心の軸方向の寸法の減少が回転子磁
束との交鎖に関する問題を生じないような冒頭記載のタ
イプの電動機を得ることを目的とするものである。この
目的で、本発明は次のようにしたことを特徴とするもの
である。即ち、回転子と共働する歯面ば、回転子シャフ
トに垂直な平面内に位置され、主軸方向のエアギャップ
を横切って回転子と共働し、回転子磁石は、前記の歯面
位置において、巻線の外側に面する端に隣接して半径方
向に位置するスペース内に軸方向に延在し、前記の巻線
に隣接し且つ前記の歯面と対向して位置する軸方向に磁
化された永久磁石リングを有する。

この構造により有効な固定子歯面積を減少することなし
に固定子鉄心の軸方向寸法を低減できるということを別
としても、この構造は、軸方向に向けられたエアギャッ
プの磁界が回転子に軸方向の力を及ぼし、スラスト軸受
に余分な工程を施すことなしに使用できるという重要な
利点を有するこの構造の別の利点は、環状磁石の方が製
造が容易なの゛で磁石材料の選択の巾が広くなるという
ことである。この構造を用いた好ましい実施態様では更
に別の利点を生じることもできる。

本発明の好ましい一実施態様では、固定子歯面と共働す
る回転子磁石と直接に共働するように少なくとも２つの
磁界センサが固定子リムの間に配設される。

この実施態様は主磁界を直接にセンサの駆動に用いるの
で、例えば前記のドイツ国公開特許公報第２８３５２１
０号に示されているような補助磁石または磁石ヨーク構
造がなくてすむという利点を有する。

本発明の別の好ましい実施態様では、固定子に、回転子
シャフトに垂直に配設され且つ固定子歯面と軸方向に対
向して位置する平らな支持体が設けられ、この支持体に
は、鉄心の表面より突出する固定子巻線部分を入れる溝
が形成される。

この実施態様は電動機の構造を著しく簡単にするので、
電動機のコストが下げられる。この場合固定子鉄心に巻
線を施し、その後に、必要な接続および／または電子素
子を既に設けた前記の支持体に取付けることができる。

この点に関し、支持体に印刷回路と磁界センサを設け、
固定子巻線への電気接続を前記の印刷回路で行うように
すると有利である。印刷回路によって、回転速度信号を
発生するために回転子に取付けられた補助磁石システム
と共働する屈曲した（ｍｅａｎｃｌｅｒｉｎｇ　）導体
路を支持体に設けることができる。この結果、回転速度
計は極めて簡単な方法で即ち前記の支持体に印刷導体路
を設けることによって得られる。前記の屈曲した導体路
に対する磁界をつくるには次のようにするのが有利であ
る。即ち、回転子は、シャフト上に取付けられ且つ環状
磁石を支持する円板状部分を有し、この環状磁石の外側
で円筒状部分に変り、この円筒状部分は、半径方向に固
定子リムの外側に位置する補助磁石システムを形成する
第２の環状磁石を支持する。

以下本発明を添付の図面を参照して更に詳しく説明する
。

第１図と第２図は公知のモーりの断面図で、第１図は第
２図のＩ−Ｉ’における断面図、第２図は第１図のｎ−
ｎ’における断面図である。固定子は半径方向のリム８
．９．１０．１１．１２および１３を有する星形積層ア
センブリ１を有し、前記のリムは、仮想の１つの円筒表
面上に配された固定子歯面２，３，４．５’、６および
７で夫々終っている。前記のリム８〜１３は巻線１４〜
１９を支持し、これ等の巻線は固定子積層鉄心の両側よ
り突出している。固定子鉄心は支持体２０上に取付けら
れ、この支持体は例えば取付板に連結されてもよい。

回転子は前記の支持体２０に軸受２１によって取付けら
れたシャフト２２を有する。このシャフト２２は回転子
の円板状部分２３に連結され、この円板状部分は、固定
子を取囲む円筒状部分２５に変り、その内側には、半径
方向に磁化されて固定子歯面と共働する円筒状磁石が設
けられている。図面の回転子磁石の極性はこの磁石の内
面の極性を示したものである。この電動機では回転子は
８極に磁化され、固定子は６個の歯を有し、３相形式で
ある。

このような電動機の軸方向寸法を小さくすると次のよう
な問題が起きる、即ち、回転子磁石２４に面する固定子
歯面２〜７の表面積が回転子磁石より出る回転子磁束と
有効に交鎖するには小さくなり過ぎ、このため回転子磁
石を最大限に利用することができない。

前述のドイツ国公開特許公報第３１２２０４９号による
公知の電動機では、固定子歯に導磁体を設け、コイル端
に対する歯表面の有効軸方向寸法を増すことによってこ
の問題を克服しているが、このため固定子構造を複雑な
ものにしている。幾つかの利点を伴ったこの問題の満足
な解決は第３，４および５図に示した構造を用いること
によって得られる。この構造では、固定子リムの径方向
の端面ではなくて、固定子コイルの外側に位置し且つ軸
方向に面する面が歯面２〜７として用いられるので固定
子鉄心の軸方向寸法を飽和限度迄低減することができる
。

第３図は第４および５図のＩ−ＩＩＩ′における軸方向
断面図、第４図と第５図は第３図のＩＶ−ｒＶ’（Ｖ−
Ｖ’）において反対側から見た２つの断面図で、第５図
では、印刷導体が示されている。第１図と第２図に相当
する部分には同一符号を附しであるが、この場合には固
定子歯面２〜７は固定子１の軸方向に面し、固定子コイ
ル１４〜１９の外側に延在する。第１図および第２図の
電動機の円筒状回転子磁石２４の代りに、この場合は環
状磁石２６が回転子の円板状部分２３に取付けられてい
る。この回転子磁石２６は軸方向に磁化され、軸方向の
エアギャップを横切って固定子歯面２〜７と共働する。

この磁石は、巻線１４〜１９の部分３１の外側に面する
端部に隣接したスペース中に取付けられ、この実施例に
おいてもやはり８極を有する。前述したように、この解
決法によって、構造上複雑な工程なしに電動機の軸方向
寸法を低減することができる。重要な附加的な利点は、
回転子磁石が固定子鉄心に軸方向の力を及ぼすので、回
転子シャフトに取付けられた回転子支持体２９が軸受２
１（スラスト軸受）に対して引かれ、このためこの電動
機は何等手を加えることなしに任意の位置（重力の方向
に対し）で用いるのに適したものとなる。更に、回転子
磁石を、半径方向に磁化された円筒状リング例えば軸方
向に予め整列された焼結フエロックスジュア（ｆｅｒｏ
ｘｄｕｒｅン　の代りに軸方向に磁化され平らなリング
として形成する方が簡単である。

軸方向に磁化されたリング状の回転子磁石の使用はこの
磁石の磁化を著しく簡単にする。このような構造では、
例えば、磁石極が固定子極間のギャップを横切ってより
漸次的に移行することにより戻り止めトルク（ｒＪｅｔ
ｅｎｔ　ｔｏｒｑｕｅ）を低減するために、極間の分離
を径方向の線より始めさせる方が簡単である。固定子鉄
心１の中心は軸受２１と連結され、リムの端は連結体例
えば金属或はプラスチックピン３２〜３７を介して支持
体２８と連結されている。この支持体２８は、コイルの
突出部３０が入るように溝が形成された印刷回路板とし
て構成されている。この実施例ではこの印刷回路板２８
には固定子コイルを星形に接続するために３つの接点３
８．３９および４０が設けられている。更に、ポール効
果素子４４．４５および４６（第４図）を取付ける接点
４１、４２および４３が設けられる。前記のホール素子
の接点は印刷回路板を経てコイルと電源端子４７および
４８に接続される。

図に示すようにコイルが正しく接続されまた固定子歯と
回転子枠の数が正しければ、関係の回転子磁極間の変り
目が固定子間の変り目を通過すると整流が行われる。こ
の場合、ホール素子はこれ等の固定子歯の間に配設して
もよ（、回転子主磁界によって直接に駆動することがで
きるが、これは公知の構造では不可能である。というの
は、支持体上に直接取付けられたホール素子は回転子の
主磁界内に配することはできないので、例えば前記のド
イツ国公開特許公報第２８３５２１０号に示されテイル
ように、支持体上のホール素子に磁束（７）　一部を導
くために補助ヨークを必要とするか、または前述のオラ
ンダ国公開特許公報におけるようにホール素子を回転子
磁石の漂遊磁界内に配さねばならないからである。公知
のモータは補助磁石も用いる。ホール素子が主磁界内に
配されるとこれ等の素子は強い信号を発生するので、整
流時点がより良く規定される。

ホール素子は電気的に１２０°で配設される、即ちこの
実施例では歯面４と５．５と６（８極磁石に関して２つ
の歯面２と３の間と同じ相対位置）および６と７の間に
配設される。３相システムでは第３の相は他の２つの相
のベクトル和よりめることができるので、代わりに２つ
のポール素子だけを用いることも可能である。整流が歯
間の変り目が回転子極間の変り目を通過することによっ
て行われないような形が用いられる場合またはポール素
子を歯面の間に配設するのが望ましくない場合（例えば
歯面の間のギャップを小さくするために）には、代わり
にこれ等の素子は、それ等を広げることによって未だ回
転子磁石２６と共働するようにしてシャフト２２から径
方向により離して配設してもよい。

第６ａ図は６個のコイルを有する面子鉄心を線図的に示
し、第６ｂ図は星形接続を得るために必要な接点３８．
３９および４０への接続を示す。

ホール素子による駆動は次のようでものである、即ち、
１２０°電気角の開端子３８に正電圧が現れ、この端子
は６０°電気角の間浮動であり（または２つの供給電圧
の中間の電圧に保たれ）、負電圧（またはＯＶ）が再び
１２０°電気角の間現れ、次いで再び６０°電気角の間
浮動である（または供給電圧の半分を有する）。他の２
つの接点３９と４０は夫々１２０°電気角および２４０
°電気角ずれたこれ等の駆動電圧を受ける。この目的で
、ホール素子が、画電圧レベルを有することができまた
浮動可能な出力を有すると有利である。回転速度信号の
発生のために印刷回路板２８に屈曲した巻線４９を設け
、この巻線は端子５０と５１に接続される。この巻線は
、固定子の外側で回転子の円筒状部分２５の周囲のフラ
ンジ上に配設された多極補助磁石リング２７の磁界中に
置かれる。この実施例では前記の屈曲した巻線は、印刷
回路板に電子素子等に対する余地を与えるために、周囲
の一部だけを占めている。

以上の説明は、６個の固定子歯と８個の回転子磁極を有
する３相形式に関するものであるが、本発明はこれに限
定されるものではない。これ以外の極および歯の数も可
能で、この数はやはり相の数に適合する。更に、ホール
素子以外のセンサを用いてもよく、また構造上の細かい
点については種々の変更が考えられる。

第３図から第６図について説明した電動機は極めて簡単
である。固定子鉄心は鉄板より打ち抜いて巻線を施し、
しかる後、このアセンブリを、電子素子を設けて試験ず
みの印刷回路板に取付け、回転子を嵌めればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のＩ−１’における公知の電動機の縦断
面図 第２図は第１図のＵ−ｍ’における横断面図第３図から
第５図は本発明のモータの一実施例を示すもので第３図
は第４図および第５図の■−、ＩＩＩ’における縦断面
図 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ　’における横断面図第５
図は第３図のｖ−ｖ　’における横断面図第６ａ図は６
個のコイルを有する線図的に示した固定子鉄心 第６ｂ図は星形接続に必要な接点の接続を示す図である
。 １・・・固定子鉄心　２〜７・・・固定子歯面８〜１３
・・半径方向リム　１４〜１９・・・固定子巻線２２・
・・回転子シャフト２３・・・回軸千円板状部分２４、
２６・・・回転子磁石　２５・・・回転子円筒状部分２
７・・・補助磁石リンク　２８・・・支持体３８〜４３
・・・接点 ４４〜４６・・・ホール効果素子　４７．４８・・・電
源端子４９・・・屈曲導体路 ＦＪ６．２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、永久磁石を有する回転子と、この回転子と同軸で、
   回転子シャフトに垂直に延在する平面によって主軸方向
   に限界された鉄心を有する固定子とを有し、前記の鉄心
   は、エアギャップを経て回転子と共働する半径方向のリ
   ムを有する固定子歯を形成し、固定子巻線が前記のリム
   の少なくとも幾つかに巻かれて前記の主軸方向に突出す
   るようにした電動機において、回転子と共働する歯面は
   、回転子シャフトに垂直な平面内に位置し、前記の主軸
   方向のエヤギャップを横切って回転子と共働し、回転子
   磁石は、前記の歯面位置において、巻線の外側に面する
   端に隣接して半径方向に位置するスペース内に軸方向に
   延在し、前記の巻線に隣接し且つ前記の固定子歯面と対
   向して位置する軸方向に磁化された永久磁石リングを有
   することを特徴とする電動機。 ２、固定子は３相で６個の歯を有し、回転子は８極を有
   し、固定子巻線は３相星形に接続され、固定子歯面と共
   働する回転子磁石部分と直接に共働するように少なくと
   も２つの磁界センサが固定子リムの間に配設された特許
   請求の範囲第１項記載の電動機。 ３、固定子には、回転子シャフトに垂直に配設され且つ
   固定子歯面と軸方向に対向して位置する平らな支持体が
   設けられ、この支持体には、鉄心の表面より突出する固
   定子巻線部分を入れる溝が形成された特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の電動機。 ４、支持体には印刷回路と磁界センサが設けられ、固定
   子巻線との接続はこの印刷回路によって行われる特許請
   求の範囲第３項記載の電動機。 ５、支持体には、回転速度信号を発生するために回転子
   に取付けられた補助磁石システムと共働する屈曲した導
   体路が設けられた特許請求の範囲第４項記載の電動機。 ６、回転子は、シャフト上に取付けられ且つ環状磁石を
   支持する円板状部分を有し、この環状磁石の外側で円筒
   状部分に変り、この円筒状部分は、半径方向に固定子リ
   ムの外側に位置する補助磁石システムを形成する第２の
   環状磁石を支持する特許請求の範囲第５項の電動機。