JPS619155A - ブラシレス直流モ−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、平坦な空隙を有し、永久磁石ロータを使用す
るブラシレス直流モータに関するもρである。

本発明の課題は、この種の従来のブラシレス直流モータ
を簡単にし、その使用範囲を利用価値の高い機器、例え
ばテープレコーダやレコードプレーヤ等の小型機器に拡
大する点にある。

さらに本発明の課題は、従来のモータを簡単にして製造
コストを低減することのできるブラシレス直流モータを
提供することである。

この課題は、特許請求の範囲に記載の構成を有するブラ
シレス直流モータ、すなわち、平らなプリン、ト案内板
上に、３・ｎ個の平板状コイルが、該コイルの軸方向厚
さに実質上等しい軸方向厚さの空心ステータを構成する
ように接着配置され、前記プリント案内板の一面は、前
記永久磁石ロータの永久磁石に、そして他面は、固定の
または回転する軟磁性体製の裏蓋板に、それぞれ平らな
空隙をもって隔てられ、て対面するように構成されるブ
ラシレス直流モータによって解決される。

以下、適当な実施例を示す添付図を参照して本発明を詳
述する。

第１図に示したモーター０は、第４図および第５図に示
した軸受管体１１を有している。この軸受管体１１は、
この軸受管体に溶接され且つ固定するのに役立つ３個の
ネジ孔１２を有するフランジ１３を備えている。モータ
ー０は運転中軸受管体１１に懸吊される（第１図ないし
第７図では約２倍の拡大寸法で、そして、第８図ないし
第１３図では原寸で、各部材を示している）。フランジ
１３の一面には、はぼＵ字型の切欠１４が設けられてい
る。

第６図、７図は絶縁性中間部材１５を示していて、その
内側凹所１６は軸受管体１１上で摺動可能であシ、その
外径は７ランジ１３の外径に一致している、グラスチッ
クの成形体である部材１５はリング状桶状体の形であシ
、その外壁１７は内壁１８よシも低い。このことにょシ
装着状ｗＡ（第１図）では外方にリング状間隙１９が形
成され、該間隙１９を通して導線ハーネス２０（第１図
）が横方向に案内されている。

半径方向のウェブ２３によりリング状桶状体は３個の部
分に分割されていて、そのうち部分２４．２６は底部に
それぞれ１個の孔２７．２８を有し、接続導線を通すの
に役立っている。

第８〜１０図は円形コイルとして形成した平板状コイル
５２，５Ｓ、５４の構成會示し、該コイルはそれぞれ２
線的に巻増られ、直列に接続されている。平板状コイル
３２，５３．５４は貼付コイルとしで形成され、即ちそ
の導線が形状的に安定且つ剛性のあるように相互に接着
　　　　１．ｉされていて、従ってこのコイルをその内
周で支持するのに光分であシ且っコイルをモータ１゜の
ｇ！隙３５（第１図）に自由に突出させることも可能で
ある。このコイル社板体３６内に対称的に接着され、そ
の下側には（第８図）プリント回路と（コイル３２の他
に）ホール発電器３７が設けられている。

コイルへの電流供給は５個の導＠５８．５９゜４０を介
して行われるが、導ｌ１１３８，３９．４０ｉｔソれぞ
れ導体５８／、　５９’、　４Ｇ’　　（第８図）に通
じている。導体３９’、４０’から２個の導線がコイル
３３内に達する。このコイル３５かう導体４３．４４ｉ
経てコイル３２内に達し、ここから導体４５，４６ｆ：
経てコイル３４内に達し、そして導体５Ｂ’、４０１へ
と接続されている。第１４図は回路接続會示している。

点５９’には正電圧が印加される。点３８′はトランジ
スタ４７のコレクタに１点４Ｑ’はトランジスタ４８の
コレクタに接続されている。トランジスタ４７゜４８の
エミッタは負極（ＯＶ）に接続されている。

ホール発電器５７の出方はトランジスタ４７゜４８のベ
ースに与えられる。ホール発電器３７の一方の入力は線
４９に通じ、もう一方の入力は抵抗５０を介して点３９
′に通じる。本発明によるモータ用の回転数制御回路は
例えば特開昭５０−５２５１６号公報に記載されている
。運転中−その出力電圧がロータ６５の磁束にょシ制御
されるホール発電器にょ夛制御されて−それぞれ交互に
ｔａが時計方向又は反時計方向に３個のコイル３２〜３
４を通じて流れ、その際互いに連続する電磁的駆動パル
ス間には瞬間的に中断が生じ、その間電磁的駆動モーメ
ントが生じない。

第９，１０図に示しているように、ホール発電器５７か
ら４個の導、ｌｉ！ｓ４が外方に出ている。

中心に、案内板３６が軸受管体１１に調心して挿入する
ための三角開口５５ｔ−有している。

第１１〜１３図は、軸受管体１１に装着された案内板５
６ｔ−示している。これには、先ず中間部材１５が案内
板５６４Ｃ，導線５８〜４０ｉ孔２８に通じ、導線５４
ｔ一孔２７に通すように装着されている。第１２園に示
しているように。

中間部材１５と案内板３６は軸受管体１１上にかぶせら
れ、その際導体３８〜４０．５４はリング状間ｐＨ１９
ｔ−通じて横方向外方に突出ている。中間部材１５はフ
ランジ１３からコイル３２〜３４との間隔を規定してい
る（第１図）。

軸受管体１１の下側には薄い絶縁板が通されていて、保
持体５５が下方から軸受管体１１に圧接され、即ち、保
持体５５が一絶縁板を介して一上万にコイル３２〜５４
方向に押圧され、コイルを中間体１５方向に押圧し、こ
の様にすることによりコイルをその内周で完全に固着す
る。この様に構成された構造部分（第１１〜１３図）は
次いでエポキシ樹脂で接着し、保持体５５、コイル、案
内板３６、中間部材１５−ｉｉ確実且つ永久的に軸受管
体１１に固定する。エポキシ樹脂が硬化すると、２＠の
多孔軸受５６゜５７が軸受管体１１内に圧入され、その
間に潤滑油供給りフグ５８ｉ装着する。

次いで４線３８〜４０．５４’ｉフランジ１３の横切久
１４内に通し、軟磁性の裏蓋板５９がその中心凹所６０
でフランジ１１と中間部材１ｓｔ−介して通じていて、
従って裏蓋板５９はコイル５２〜５４の上側に接する。

次（・で導線が絶縁チューブにより束ねられる（５１１
図）。

離隔りング６３の必要厚さが決められると、し、岨蓋板
６６はブツシュ６２を介して軸６４に固定されていて、
該蓋板６６内には軸方向に磁性を有する６極形の永久磁
石リング６７カｌ調心されて固定接着されている（特開
昭４９−５０４１２号公報中＄４図に記載の屈曲形極形
状を用いることも有利である）。回転方向は第８図に矢
印６８で示している。

軸６４は下から軸受管体１１に挿入される。

磁石６７は先ず裏蓋板５９を引張り、これを蓋部分６６
のフランジ６９の方に保持する。更に軸６４の上端には
リング７０がはめられ、このリング７０は懸吊式ロータ
用の推力軸受として　　　　プ役立ち、上方多孔軸受５
６に接する。

必要な磁気モーメントを発生するために、２重の機能を
有する保持体５５が役立つ。保持体５５は第２．３図に
示されていて、平面でａＸ歯車形をしている。その理由
は保持体５５ｆ′ｉその円形外周に６個の同形のレンズ
状の凹状７５（ロータの極数に対応している）を有して
いる。

その内周７６には５個の固定用リブ７７が形成され、直
角に折曲げられている。リブ７７は第１図に示している
ように軸受管体１１に押込むのく役立つ。

ロータ磁石の内周の磁場と協働することによって、保持
体５５の図示の周縁７４．７５は磁気モーメントを生ず
る。この磁気モーメント社電磁的駆動モーメントの交番
成分方向と逆相的に形成され、従ってこの交番成分を補
償する。

従って運転中軸６４に有効なモーメントを生じ、したが
ってモータの発生モーメントにおける振動成分、即ち、
交番モーメント成分かはｙ打消される。

第１５図に例えばカセットレコーダに装着した状態のモ
ータ１０を示している。フランジ１３は上方保持板８０
にネジ止めされている。

下方保持板８１のネジ孔内ＫＦｉｌＡ節ネジ８２がネジ
込まれていて、その上側には、二硫化モリブデンを含む
プラスチックの軸方向軸受８３が取付けられている。軸
方向軸受８５上では軸６４の球状の下端８４（第１図）
が滑動する。

調節ネジ８２によシロータの軸方向間隙が設定され、設
定された後ネジ８２が接着される。リング板７０（第１
図）Ｆｉこの場合運転中には推力軸受としては作用しな
い。第１５図に示しているように、モータは軸方向に６
個の慣性モーメントを有し、従って普通では慣性フライ
ホイールを特に設ける必要性をなくしている。

本発明は、別の極数又は別の軸受１例えば球軸受のモー
タの場合でも同様に用いることができる。凹所７５の形
は合目的に実験により決められている。第１１図はコイ
ル３４に対する保持体５５の正確な位置配ｔＩｔｔ示し
ている。この位置は電磁的駆動モーメントに対する磁気
モ−メントの相関位置を規定し、従って通電していない
状態におけるロータの安定した休止位置をも示している
。

保持体５５ｔ″コイル３２〜３４を介してではなく案内
板３６に直接接触させることもできる。

しかし、コイルを介しての接触は好ましい。その理由は
保持体の磁気的に活性な周縁７４　、７５をロータ磁石
６７に接近して配置することが磁気モーメントに関して
非常に好ましいためである。本発明の目的は本実施例に
よる装着法も包含するものである。

ドイツ特許公開公報第２，３５２，０１２号との比較に
おいて１本発明によるモータの簡潔構造と、その利点は
明白である。

平板ステータ本体は、（コイル付）案内板３６、コイル
５２〜３４（第１へ１５図）そのもの、部分１１８，１
６８乃至コイル１１９゜１６９（第１６〜１９因）によ
り直接形成でき１　　　　　る。

第１６図によれば、ロータ軸１０１には磁気性蓋板１０
４を介して、軸方向に永久磁性のあるリング状磁石１０
５を軸１３１に同軸に固定している。蓋板１０４と磁石
１０５はボス１０２と共に第１０−タ円板１０６を形成
し、該第１０−タ円板１０６は一つの構造単位を組立っ
ている。ボス１′０２は挿込み孔１０７ｔ−有し、その
端面は軸方向の間隙的座會伴って軸１０１に挿入される
軸受管体１０９用の摺動面として間接的に役立つ。この
構造様式は軸方向に関して非常に簡潔である。軸受管体
１０９は多孔性金属からなシ、その両端で滑シ軸受１１
　！１，１１４に鋳込まれている。拡大中央部１１５に
は不発明によシ形成された７ランジ板１１６が圧入され
ている。そのフランジ板１１６の端面１１７側にはステ
ータ板１１８が接着によル固定嘔れ。

ていて、十分な剛性のあるように形成されている。四角
形からなる軟磁性のボス１０２は４極性の軸方向の磁性
を有するロータ１０５用として考えられ、その内鍋の磁
束範囲において、そ　　　　をの半径方向の突出部２０
０が設けられている（第２０図）。プリント回路を有す
るステータ板１１８内には直径的に対向して配置された
２個の誘導コイルが挿入され、そのコイルの一方が第１
６図に示されている。

第２番目のロータ円板１２５は磁気的蓋板からなり、咳
蓋板は間Ｉ！１ｉｔ−以て軸１０１に挿入され、磁石１
０５により生じる軸方向に引張力により、ロータ軸１０
１の溝部分１２６内に嵌入した固定板１２７に接触する
。この溝部分１２．６と摺動面１０８との間の軸力向の
間隔は矢印１１０．１２０にょ夛示す間隔と鋼板１２３
゜１２４の厚みと共に、両矢印１２９によって示されて
いる空隙幅とロータとステータ間の上側間隔とを決定す
る。軸受管体１０９の端面は固定板１２７にょ）磁石１
０５によって生じる引張力から解放されていて、この固
定板がないと。

上方１０８及び下方摺動面に接触してしまう。

軸受管体は摺動面１０８乃至鋼板１２３，１２４及び固
定板１２７間に僅かな許容間Ｐｉｌ−残し、又は鋼板１
２８を介在させることにょ夛固定板１２７に接触して運
動する（これは図には示していない）。クランプリング
１３２はロータ軸からロータ円板１２５の脱落を防いで
いる。

フランジ板１１６は安定性の理由から軸方向に大きな厚
みを有している。これは軸受１１４の範囲が狭まってい
ても、軸受管体１０９に確実に固定するための比較的広
い抑圧面乃至接着面を生じている。この様にしても、軸
方向の構造長音大きくはしない。その理由はこの厚みの
あるフランジ板１１６がリング状磁石１０５の内部に突
出すからである。この形状は磁気的に有利である。補助
的磁気モーメントの大きさは。

この厚みを選択することによシ調節可能でもある。

ステータ板１１８はモータコイル１１９Ｊ−軸受管体１
０９間の範囲で薄くされている。その理由はコイル１１
９は間隙１９９を以て軸受管体に達しているからである
。この場合、フランジ板１１６は接着によシステータ板
１１８に固定される。

従って、７ランジ板ｆ　１６１ｄ軸受管体１０９に対し
て、圧入によっても、接着によっても、あるいは圧入と
接着との併用によっても固定できる。第１７図では、ス
テータ板１３９内に２個以上のコイル１４０を半径方向
外方に配置する場合、ステータ板１５９１！Ｉ−接着又
はリベットにて７ランジ板１３６に固定できる（第１７
図）。

なお、第１７図において、軸受管体１３７にはロータ軸
１３８が挿通している。。

ステータ板は互いに直径上に対置した２個の’１４リベ
ットで７ランジ板１３６にリベット止めされる。２個の
中空リベットは２個の１８０６だけ変位してモータコイ
ル間の中間室内に設ゆられていて、１万の中空リベット
１４１のみが図示されている。第１７図に示した実施例
は上述の点を除いた構造は第１６図に示したものと１　
　　　　同一である。この中空リベットの強度と配置と
は、所定の磁気補助モーメントを生ずるのには許容出来
ないほどの悪影響を及ぼすことはない。

このため、場合によっては極数と同程度のりベットを用
いる必要もおる。２極のロー′夕では前述の如く１８０
°変位した２個のリベットヲ用いるのが有利である。第
２０図は４極のロータで４個のリベツ）１４１’ｉｉ用
いている。第１８図に示した第２実施例では第１０−ぞ
円板１５０とて第２０−夕日板１５１を示している。ヒ
の２個のロータ板はそれぞれ１個の構造要素全形成して
いる。日−夕日板１５０は磁性蓋板１５２からなシ、該
蓋板１５２鉱中心凹所１５３を有し、咳凹所１５３内に
はベルトロールとして形成されたボス１５４が挿入され
ている。ボス１５４は挿込み孔１５６を有していて、そ
の端面側は、ロータ軸１５５に軸方向の間隙支持金塊て
挿入された軸受管体１５８用の支持面１５７となってい
る。軸受管体はその両端に２個の球軸受１５９，１６０
’ｔ”！えていて、その中でロータ軸１５５が回転する
。球軸受１５９，１６０　、　　　　　Ｆ。

の内側リング１４１，１６２は軸方向に間Ｐｉ！ｊ′ｔ
″以てロータ軸１５５に支持され、外側りング１６５．
１６４は、軸受管体１５８の内管１６５の両側で支持さ
れている。フランジ板１６６のロータ円板１５０側の端
面側１６７には剛性のあるステーター板１６８が固定さ
れている。ステータ板１６８内には、互いに直径的に対
向し７’Ｃ２個のモータコイル１６９，１７０が挿入さ
れている。ステーター板は鉄板からなる２個のケース１
７２，１７５の外縁１７４，１７５間にリベット止めさ
れている。周上に分配配置されたリベットが２個第１８
図に示されている。

２個のケース１７２．１７！Ｓは２個の四−夕日板１５
０，１５１からなるロータ用の金属ケー−スを形成し、
そのボス１５４は中心孔１７８によりケースから突出て
いる。整流回路用の電気的回路要素はステータ板１６８
に同定してもよい。回路要素１８０，１８１は図示の実
施例ではケースから突出してステータ板の縁１８２にも
またケース内にも固定されていて、そこでは９！素は表
示していない。別の磁気鉄１８３は図示していない固定
手段でケース１７３に固定されていて、ケースにネジ止
めされている調節ネジ１８４によシ調節でき、これによ
り全体の磁気補助モーメントｔ−ｍ節できる。第２の下
方ロータ円板１５１は磁性蓋板１８５からなる構造単一
であシ、その中心凹所１８６内には金属製ボス１８７が
成形され、蓋板１８５には軸方向にリング状永久磁石１
８８が固定されている。

ボス１８７は２個の鋼板１９０，１９１Ｑ介在させて球
軸受１５９の内側りング１６２に接して運動し、ボス１
５４杜鋼板１９３を介在させて球軸受１５９の内側りン
グ１６１に接してその運動面１５７で運動する。この様
にして１両方のボス１５４．ｔ８７は内側リング１６１
゜１６２を介して、球軸受１５９，１６０、内側管１６
５、軸受管体１５８ｔ−介して支持されている。軸受管
体が滑らかな円筒状スリーブであれば特に有利でるる。

これ以外では球軸受１５９゜１６０が軸受管体１５１１
の旋削部分に設けられる。この支持は無間隙で行われる
。その理由は両刀のロータ円板が磁石１８Ｂの磁力によ
ってストッパー迄相互に引合うからである。両方のロー
タ円板１５０，１５１の間隔は両球軸受の軸方向位置並
びに板１９０，１９１，１９３の厚みによって非常に正
確に与えられ、その寸法は大量生産においても非常に容
易且つ正確に保持される。両方のロータ円板１５０，１
５１間の空隙幅１９４はこの空隙１９４を限定するロー
タ円板１５０，１５１の曲とボス１５４へ１．８７の運
動面間の軸方向の間隔によって規定され、また、大量生
産におけるこの間隔は第１６図に示しているように、正
確に保持できるので、空隙幅を許容値内に収めることが
できる。

空隙内でのステータ板１６８の調節も簡単である。その
理由は軸受管体１５８上で７ランジ板１６６の軸方向の
位置′を調節できるからである。

ロータ円板１５１とステータ板１６８間の間隔。

例えば間隔１９４は板１９０，１９１の厚みｔ、　　　
　　変えることによシ変化でさる。例えばロータ一部分
の接触を防ぐに必Ｊ＆なこの檜Ｑ間１５Ｊｉを増大させ
ると、モータは一般に出力が低下する。

ボス１５４全破動ロールとして形成し、その被動面を１
９８で表示している。挿入孔１５６は被動向１９８の高
さ進達していて、これによシ横力がよシ良好に把持され
る。これは第１６図に関して既に詳細に説明している。

球軸受を設ける場合、この問題はそれ程問題とはならな
いＯ 第１８．１９図に示己た実施例では、ケース１７２．１
７３によって形成されているケースは、第１６図の実施
例に対しても用いることができる。

第１８図の拡大図である第１９図は球軸受系１６５．１
６４と共に本発明を改良する際に第２１図のものと関連
させて特に経済的に利点がある。軸受座には軸受管体内
に旋削加工を必要とするか又は目的に合っている場合、
軸受管体１５８は非常に経済的にフランジ板１６６と一
体的に６角鋼から自動機旋回部分として製造可　　　　
を能であり、この場合、旋削は同時に実施できる。

自動機鋼は有効な磁気抵抗モーメントには磁性的に充分
軟質である。第２１図は当然６極形のロータに基づいて
いる。

これに対し、第１６図によシ任意の滑シ軸受を用いる場
合、軸受管体を焼結材から直接製作し、このことは（％
に軸径が６謡では特に）寸法を小さくできると共に有利
である。この場合、焼結性の型材（部材１１６，１１８
）として一体重に経済性全身て適用することができるが
その理由は管形に対して縁部分１１６ｔ−有するこ′の
橋の部材は価格的にそれほど差はない。寸法の小ささと
磁気最小の抵抗モーメントとの組合せとが充分である大
量生産品に対して、この構成は有利である。この場合切
屑のでる加工は４くなる。

焼結材は強力な磁気抵抗モーメントに対しては実質上磁
気的に光分軟質ではない。フランジ板１１６の軸方向の
厚みが厚いと、これを補償できるが、これもある程度迄
である。

第２０図は第１５１の矢視Ｖ−Ｖの断面を示す。ロータ
の極数が突部２００の数と一致するとき、突部２００間
では最小の磁性横断面である必要がある。図示の位置に
対して４５″の空間的なリベットの変位構造が選択され
る（４極ロータ）。

第２１図の突部２０１間の凹所２０３の点線で示した縁
２０２は所定の磁気抵抗モーメントの調節用にも変えら
れる。これはまた突部２０１にも当てはまる。突部２０
１は板体として例えば異った寸法だけ曲げられる。又、
フランジ部分もプレス及び絞シ加工部材として鋼板から
有利な価格で製造できる。

本発明はここに示された各実施例のみ限定して理解され
るべきものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるブラシレス直流モータの縦断面図
であり、第２因蝶軟磁性保持体の平面図であシ、第３図
は第２図の断面線１−１を示し、第４図は軸受管体とフ
ランジの組合せの平面図であり、第５図ｆ′ｉ第４図の
断面線Ｖ−Ｖを示し、第６図は絶縁性中間材の平面図で
＃１九第７図は第６図の断面線■−■を示し、第８図は
３個の平板状コイルヲ備えた案内板の平面図であシ、第
９図は第８図の断面線■−Ｘを示し。 第１０図は第８．９図の案内板の平面図であ択第１１図
は軸受管体に接着された案内板の平面図であシ、第１２
図は第１１図の断面線店−罵を示し、第１３図は軸受管
体に装着された案内板の平面図であり、第１４図は第１
図に示したモータの運転用回路全示し、　＠　１５図は
第１図のモータを装着した状態を示し、第１６図は本発
明の第２実施例のモータを示し、第１７図はフランジ板
とその固定部材を第１６図の実施例とは異った実施例の
断＠図であり、第１８図は第４実施例を示し、第１９図
れ第１８図の軸受管体の拡大図であり、第２０図は第１
６図の断面線Ｖ−Ｖを示し、第２１図は第１８図の矢視
Ｗ−Ｍを示す。 １０・・・ブラシレス直流モータ ワ ３５・・・平坦空隙 ５５・・・軟磁性要素、保持体 ６５・・・ロータ １５・・・中間体 １１．１０９・・・軸受管体 １１６・・・フランジ板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）平坦な空隙を有し、永久磁石ロータを使用するブ
   ラシレス直流モータにおいて、 平らなプリント案内板（３６）上に、３・ｎ個の平板状
   型コイル（３２、３３、３４）が、該コイルの軸方向厚
   さに実質上等しい軸方向厚さの空心ステータを構成する
   ように接着配置され、前記プリント案内板（３６）の一
   面は、前記永久磁石ロータの永久磁石に、そして他面は
   、固定のまたは回転する軟磁性体製の裏蓋板（５９）に
   、それぞれ平らな空隙をもって隔てられて対面すること
   を特徴とするブラシレス直流モータ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のブラシレス直流モー
   タにおいて、 前記平板状コイル（３２、３３、３４）は、各素線が互
   いに定型を有しかつ剛性を有する一体として形成された
   貼付けコイルであるブラシレス直流モータ。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項のいずれかに
   記載のブラシレス直流モータにおいて、３個の平板状コ
   イル（３２、３３、３４）のそれぞれにホール発電器（
   ３７）が配設されるブラシレス直流モータ。