JPS61180560A

JPS61180560A - 直流ブラシレスマイクロモ−タ

Info

Publication number: JPS61180560A
Application number: JP60018955A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Sudo; 須藤　充夫; Toshihiro Hotta; 堀田　敏博; Minoru Imazato; 実今里
Original assignee: KANGIYOU DENKI KIKI KK; Kangyo Denkikiki KK; J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: KANGIYOU DENKI KIKI KK; Kangyo Denkikiki KK; J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 1985-02-01
Filing date: 1985-02-01
Publication date: 1986-08-13
Also published as: DE3603031C2; US4665331A; DE3603031A1

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】産業上の利用分野本発明は、直流ブラシレスマイクロモータの改良に関す
る。

従来の技術従来のこの種のマイクロモータは、エナメル線などの絶
縁銅線を巻回して固定子コイルを形成しているために、
固定子コイルが大寸法、かつ厚みのあるものとなってお
り、マイクロモータの小型化を著しく阻害している。

また、このような絶縁銅線を巻回して形成した固定子コ
イルを用いてマイクロモータを形成する場合には、一般
に単位空間当たりのコイル導体の占める率が小さくなっ
て、モータの効率が低下するという問題を生じており、
効率の良い小型マイクロモータを製作することは極めて
困難となっている。

加えて、上記のような固定子コイルを用いたマイクロモ
ータは、エナメル線を巻回してコイルを形成した後、こ
のコイルをヨークに挿入接着して製作されるので、作業
性も悪く、またヨークにコイルを挿入する際にエナメル
線に傷を付けて絶縁不良にするという由々しき問題を生
じている。

発明が解決しようとする問題点本発明は、畝上の問題点を解決して、小型で効率が高く
、しかも製作時の作業性の良い直流ブラシレスマイクロ
モータを提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段本発明によれば、畝上の問題点は、次のような構成を特
徴とした直流ブラシレスマイクロモータによって解決さ
れる。

すなわち、本発明のマイクロモータは、固定子コイルの
内側に、磁極を形成した回転子を配設して構成された直
流ブラシレスマイクロモータの改良に係るものであって
、上記固定子コイルが、絶縁シートの上面に複数のコイ
ルパターンを直列に連続させて形成した少なくとも１枚
以上のコイルシートを絶縁層を介して互いに同心状に層
巻して形成されていることを特徴とするものである。

発明の作用及び効果本発明の直流ブラシレスマイクロモータは、その固定子
コイルが、絶縁シートの上面に複数のコイルパターンを
直列に連続させて形成した少なくとも１枚以上のコイル
シートを絶縁層を介して互いに同心状に層巻して形成さ
れた構造となっているので、従来の銅線コイルを用いた
ものに較べて、スペースを取らず、小型、薄形に形成で
きる利点があり、小型で軽量なマイクロモータを提供で
きる。

また、薄い絶縁シートにコイルパターンを形成している
ので、単位空間当たりのコイル導体の占める率が大きく
なって、モータの効率を著しく向上でき高性能のマイク
ロモータを提供できる。

更に、固定子コイルは、コイルパターンの形成された絶
縁シート（コイルシート）を同心状に層巻して形成した
のち、ヨークの内側に接着剤等を用いて取着するだけで
良いので、製作時の作業性が極めて優れており、取着時
に絶縁部に傷を付けるなどの問題を生じないばかりでな
く、ヨークに対する密着性も極めて良好なので、モータ
の回転時における熱抵抗も少なく、高速のマイクロモー
タを提供できる。

発明の実施例以下に、本発明の詳細な説明する。

第１図、第２図は、本発明を適用したラジアルフラック
ス型の直流ブラシレスマイクロモータの構成を示す一実
施例図である。

これらの図において、１はヨーク、２は固定子コイル、
３は磁極を形成した回転子、４は回転軸をそれぞれ示し
ている。

マイクロモータの構造を説明すると、円筒状のモータケ
ース７の略軸心位置には、回転子３に一体に形成された
回転軸４が挿通されて軸受６によって保持されている。

回転子３の外側には、固定子コイル２が設けられており
、この固定子コイル２はＡ相コイルとＢ相コイルに応じ
たコイルシート２０　（Ａ）、２０　（Ｂ）を同心状に
層巻して構成されている。

また、これらのコイルシート２０　　（Ａ）、２０　　
（Ｂ）に対する給電のための配線や回転子の回転角度位
置検出素子などのための基板（不図示）がケース７の開
放面を塞ぐ端板５の内面に取着されている。

図例のモータは、２相式で極数が８の場合を示しており
、第２図に示したように回転子３はその周面にＮ、Ｓ極
を８つ交互に配して磁極を形成しており、これら磁極と
等しい角度間隔でＡ、Ｂ相のコイルシート２０　（Ａ）
、２０　（Ｂ）が各々のコイルパータン２１．２１を回
転子３の磁極に対応させるようにして設けられている。

Ａ相のコイルシート２０（Ａ）とＢ相コイルシート２０
（Ｂ）の各々に形成されたコイルパターン２１．２１は
、第３．４図の展開図に示されているように、それぞれ
のコイルピッチの半分だけ（電気角で９０度）互いにず
れて同心状に層巻される。

第３図、第４図は、Ａ相、Ｂ相のコイルシート２０　（
Ａ）、２０　（Ｂ）の展開図（表面のみを示す）を示し
ており、これらのコイルシート２０　（Ａ）、２０　（
Ｂ）はいずれも第５図に示したように、絶縁シート２２
の表裏両面に複数のコイルパターン２１．２１を連続さ
せて形成しており、絶縁シート２２の表面と裏面に設け
られたコイルパターン２１と２１は、いずれも各々の接
続端子２３．２３同士をスルーホールあるいは蝋付けな
どにより互いに直列に接続して、コイルパターン２１に
通電した時に生じる磁束が互いに加わるようになってい
る。

なお、第３図、第４図において、２４はＡ相コイルの巻
始端子、２５は巻終端子、２６はｎ相コイルの巻始端子
、２７は巻終端子を示している。

また、第５図において、絶縁シート２２を介してコイル
シート２０の表、裏面に形成されたコイルパターン２１
．２１の各銅体２１ａ、２１ａを互いにオーバラップさ
せているのは薄肉のコイルシート２０を破れ難く丈夫な
ものにするためである。

このようなコイルシート２０は、絶縁シート２２の両面
に銅箔を形成し、そのようにして形成されたｗ４箔をフ
ォトエツチングにより食刻２１ｂさせて所望のコイルパ
ターンを形成するが、コイルパターン２１の形状は第３
図、第４図に示したような渦巻形以外にも第６図に略図
で示したような波形などの任意の形状が採用される（第
６図では、コイルパターン２１は実線で示されている）
。

しかして、上記のようにして絶縁シート２２の表裏両面
にコイルパターン２１．２１を形成したたＡ、Ｂ相のコ
イルシート２０　　（Ａ）　、　　２０　　（Ｂ）は、
絶縁層、例えば絶縁フィルム、絶縁性の接着剤など（不
図示）を介在させて第２図に示したように同心状に密に
層巻されて固定子コイル２を構成し、このようにして構
成された固定子コイル２は、第１図に示したように直流
ブラシレスモータのヨーク１の内側に接着剤などを用い
て取着される。

なお、以上の実施例では、固定子コイルに生じる磁束密
度を大きくするために、絶縁シートの表裏両面にコイル
パターンを形成したものについて示したが、コイルパタ
ーンの形成は絶縁シートの表、裏いずれかの片面に形成
されていてもよく、この場合にはコイルシート間に介挿
される絶縁層が不要となる。

また、以上は、コイルシートがＡ、　Ｈの２相コイルを
形成する場合であるが、３相以上のｎ相コイルを形成す
る場合にも本発明は適用でき、その場合、コイルの相数
に応じたコイルシートが用意され、それらのコイルパタ
ーン同士は電気角で互いに１８　Ｑ／ｎ度分だけズラさ
れて互いに絶縁層を介して層巻にして固定子コイルが形
成される。

第７図、第８図に、コイルシートの他側を示す。

すなわち、このものは、Ｂ相のコイルシート２０（Ｂ）
側に、コイルパターン２１とは異なる制御信号の伝送路
を構成する導電パターン８１．８２を形成したものであ
る。

このような導電パターン８１．８２を構成するにあたっ
ては、導電パターン８１．８２に誘起される起電力に基
づいて制御の誤動作の原因とならないようにする必要が
ある。

例えば、上記のような導電パターンを設けて置くと、回
転子３の回転中には、各導電パターンは回転子３によっ
て形成される回転磁界内を移動することになるので、各
々の導電パターンには誘導起電力が生じる。したがって
各導電パターンに生じる誘導起電力に差異があると、各
導体パターン間に電位差を生じ、これが制御の誤動作と
なる場合があり、例えば回転子３の回転中に導電パター
ンによって形成される制御信号の伝送路を開いた場合な
どには、各導体パターン８１．８２間に電位差を生じて
負荷に電流がながれて誤動作の原因となる（本来なら、
通電を遮断することよって消えているはずのランプがこ
のような電位差を生じることによって、点灯する場合が
ある）。

ところで、このような誤動作をなくすための条件は、フ
レミングの右手則を考察することによって求°められる
。

すなわち、そのような条件は、導電パターン８１．８２
の配設位置が回転子３の中心軸から同一の角度、同一の
距離にあることによって容易に達成される。なぜならば
、フレミングの右手則によれば、磁界内を移動する導体
に誘起される起電力ｅはｅ＝Ｂｊ！ｖｓ　ｉｎθ（ここ
にＢは磁束密度、２は導体の長さ、■はその移動速度、
θは磁界と導体のなす角度を意味する）で定義され、こ
こに回転子の中心軸からの角度位置θは磁束密度Ｂに、
また回転子の中心軸からの距離ｒはｖ＝ｒωの関係から
回転速度Ｖに影響を与える因子となるので、角度位置θ
と距離ｒを略同−にすることによって誘起される起電力
を同一にできるからである。

したがって、上記の如き条件を近似的に簡単に充たすに
は、コイルシート２０に形成されたコイルパータン２１
の端部に導体パターン８１．８２を互いに近接させ平行
した位置関係にあるよ、うに配設させたり、あるいはコ
イルシートが固定子コイル２を構成するため層巻された
時に導電パターンが上下に重なるような位置関係になる
ように導電パターンを配設すればよい。

第７図、第８図は、Ａ、　Ｂ相より成る２相のコイルシ
ート２０　　（Ａ）、２０　　（Ｂ）のうち、Ｂ相のコ
イルシート２０（Ｂ）側のコイルパターン２１の一端側
に２本の導電パターン８１．８２を設けた場合における
展開図を示しており、各コイルパターン２１．２１は互
いに９０度（電気角）ズラされて第２図に示したように
巻層されて固定子コイルとして構成される。第９図は、
この場合におけるコイルシートの配線例を示す図であり
、図においては、Ｂ相のコイルシート２０（Ｂ）の巻終
端子２７が導電パターンの一方８２（グランド側）と共
通になっており、導電パターン８１，８２の両端には、
ランプなどの電気負荷りが接続されている。

第１０図、第１１図は、上記のような導電パターンを設
けたコイルシートを用いて固定子コイルを構成した本発
明直流ブラシレスモータの使用例を示す。

第１０図は、歯科用コードレスハンドピースＤＨの内部
に直流ブラシレスマイクロモータを内蔵させた例を示し
ており、１はヨーク、２は上述した構成の固定子コイル
、３は回転子、４はその回転軸を示しており、８１′は
固定子コイル２を構成する一方のコイルシート２０に形
成された導電パターン８１に導電部材８０を介在させて
接続されてマイクロモータの外側に導出したリード線（
導電パターン８２に接続されるリード線は省略されてい
る）を示しており、特にこの実施例ではマイクロモータ
の後部に設けた電源（不図示）より発光源となるＬＥＤ
９に電流を供給してＬＥＤ９より放射された光を光ファ
イバー１０を介してハントピースＤＨの頭部に伝送し、
頭部の基部より投光する例を示している。

また、第１１図は、同じように歯科用コードレスハンド
ピースＤＨの内部に直流ブラシレスマイクロモータを内
蔵させた例を示しているが、この実施例では、固定子コ
イル２を構成するコイルシート２０に形成された導電パ
ターン８１に導電部材８０を介在させ接続されてマイク
ロモータの外側に導出したリード線は、ハンドピースＤ
Ｈの前部側に設けた押がり７式制御スイッチの通電回路
を構成するようにしており、このような態様で制御スイ
ッチを設けた場合には、ハントピースＤＨを手で操作し
ながら給水、給気装置（不図示）の駆動をＯＮ、０ＦＦ
ｉｌＪｉできるので頗る利便である。

なお、以上の実施例では２つの導電パターンで、１本の
往復伝送路を構成する例について示したに過ぎないが、
コイルシート毎にあるいは１枚のコイルシート上に必要
に応じて導電パターンの数を増大させて構成できること
はいうまでもなく、その場合に導電パターンの誘起され
る誘導起電力の差異に基づき導電パターン間に誤動作の
要因となる電位差が生じないようにするために、上記し
た条件を充たすことが望ましいことはいうまでもない。

また、このようにして構成される制御信号の伝送路は上
記以外にあらゆる種類の制御信号の伝送に使用できるこ
とはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の直流ブラシレスマイクロモータの概
略縦断面構造図、第２図は固定子コイルと回転子の配列
の一例を示す説明図、第３図、第４図はそれぞれ人相、
Ｂ相コイルのコイルシートの展開図、第５図はコイルシ
ートの断面構造図、第６図は波形コイルパターンの一例
を示す説明図、第７図、第８図は本発明の他側における
コイルシートの展開図、第９図はそのコイルシートを層
巻して固定子コイルを構成した場合における配線関係の
一例を示す図、第１０図、第１１図はいずれも本発明の
詳細な説明する一部切欠断面図を含んだ歯科用ハントピ
ースの正面図である。（符号の説明）図において、１はヨーク、２は固定子コイル、３は回転
子、４は回転軸、２０はコイルシート、２１はコイルパ
ターン、２２は絶縁シート、８１．８２は制御信号の伝
送路を構成する導電パターンをそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定子コイルの内側に、磁極を形成した回転子を
配設して構成された直流ブラシレスマイクロモータにお
いて、上記固定子コイルが、絶縁シートの上面に複数のコイル
パターンを直列に連続させて形成した少なくとも１枚以
上のコイルシートを絶縁層を介して互いに同心状に層巻
して形成されていることを特徴とする直流ブラシレスマ
イクロモータ。
（２）上記コイルシートは、コイルパターンとは異なる
制御信号の伝送路を構成する少なくとも２以上の導電パ
ターンを更に有しており、これらの導電パターンの相対
位置関係は、上記回転子が回転した時にそれぞれの導電
パターンに誘起される起電力に差異を生じることによっ
て導電パターン相互間に制御の誤動作の原因となる電位
差を生じることのないような条件を充たしていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直流ブラシレス
マイクロモータ。