JPS62147943A - 無刷子電動機 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、ホール素子等の磁気感応素子を用いた無刷子
電動機に関する。

［背景技術］ この種の無刷子電動機は、２極あるいは４極の固定子と
２極４極あるいは４極８極の永久磁石回転子を組合せて
レラクタンストルクとこれの２倍の周期を持つ電流トル
クを住ぜしめ、かつ電流トルクのピーク値とレラクタン
ストルクの零点が一致するよう合成して常に一方向の回
転トルクを得るものが一般的である。

この種の無刷子電動機を研究している本願出願人は、特
願昭５９−１７７０１６．特願昭５９−１９９９１７等
において、第５図の如く、回転子の永久磁石Ａは単に周
方向に異）へが交互に等間隔で着磁された円筒状とし、
固定子は一対の磁極Ｂ、Ｃの谷幅を変えるとともに、隣
合う磁極開角度に差を持たせることにより、永久磁石を
有する回転子及び固定子の構造の簡易化を達成した。Ｄ
はホール素子である。

しかしながら、さらに電動機の小型化やコスト低減を図
っていく場合、固定子の磁極形状から複数の巻線が同一
形状とならいため巻線作業が煩雑になったり、巻線スペ
ースが制約されて小型化の阻害要因になったりあるいは
巻線聞忘が接触して絶縁劣化を起こす恐れも含んでいる
。また、レラクタンストルクによる逆回転力が強くなる
ため、始動・停止時等低速動作の円滑性や始動電圧が上
昇する等、性能面でも若干問題を有するものであった。

［発明の目的１ 本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的と
するところは、回転子に用いる永久磁石の青磁は簡易な
ものでありながら、固定子や巻線を簡単構造にし得て小
型化やコスト低減が図れる無刷子電動機の提供にある。

［発明の開示］ 本発明の無刷子電動機は、周方向に異極が交互に等間隔
で着磁された円筒状の永久磁石を有する回転子と固定子
と巻線と巻線の電流方向を切り換えるための磁気感応素
子とよりなる無刷子電動機において、固定子の各磁極を
同形状でかつ等角度間隔に形成し、永久磁石の一方の極
にその中心よりずれた位置に固定子の磁極面に向かって
突出するボールシューを設けることを特徴とし、これに
より上記目的を達成したものである。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて説
明する。

１は円筒状の永久磁石２を有する回転子で、カップ状ヨ
ーク３の内周壁に永久磁石２を固定し、底部中央に回転
軸４を固着して構成される。永久磁石２は周方向に異極
（Ｎ極、Ｓ極）が交互に等間隔で着磁されている。この
実施例の極数は２であるが、これを４あるいはそれ以上
にすることも可能である。

５は積層鉄心よりなる固定子で、回転子１　（永久磁石
２）の極数に等しい磁極６　（この実施例では第１磁極
６ａ、第２磁極６ｂの計２個）を有してその磁極面５ｃ
、５ｄが永久磁石２に対し径方向に対面している。第１
．第２磁極６ａ、６ｂは同形状でかつ１８０°の等角度
間隔に形成しである。

この固定子５は、本体ケーシング７に固定された円筒状
支持体８の外周に固設される。また円筒状支持体８の内
周にはベアリング９が装着され、これに回転軸４が回動
可能に支持される。

１０は固定子５の各磁極５ａ、５ｂに直列バイファイラ
巻で巻装された２相の巻線で、電流が流されることによ
り各磁極５ａ、５ｂにＮ、Ｓ極性又はＳ、Ｎ極性を付与
する。当然電流方向が切り換えられると各磁極６ａ、６
ｂに付与する極性が切り換えられる。

１）は固定子５に装着されるホール素子からなる磁気感
応素子で、回転子１の永久磁石２の極性の一方（本実施
例ではＮ極）を検出し、その出力が一般的な電流切換回
路に入力されて巻線１０の電流方向を切り換える。

電流切換回路は、例えば第４図の如きもので、磁気感応
素子１）はＮ極を検出するとトランジスタＱ３をオンし
てトランジスタＱ１をオン、トランジスタＱ２をオフし
、Ｓ極を検出するとトランジスタＱ３をオフしてトラン
ジスタＱ１をオフ。

トランジスタＱ２をオンし、巻線１０ａと１０ｂの電流
を切り換える。

次に上記固定子５とともに本発明の要部をなす回転子１
の永久磁石２について説明すると、永久磁石２はその一
方の極（本実施例ではＮ極）にその周方向中心よりずれ
た位置に固定子５の磁極面６Ｃに向かって突出するボー
ルシュー１２が設けられる。このボールシュー１２は、
周方向幅が磁極面６ｃよりもやや細幅とするもので、永
久磁石２と一体的に形成しても、別設して接合してもよ
い。また別設する場合、永久磁石材料でも磁性材料でも
よく、要は永久磁石２と磁極面との磁束授受が集中的に
行われればよい。つまり、巻線１０に電流が流れていな
いとき、ボールシュー１２といずれかの磁極面との間で
永久磁石２による磁束の授受が集中的に行われ、ボール
シュー１２と磁極面の中心が略一致する位置で回転子１
が安定停止するのである。またボールシュー１２のずら
せ方向により回転子１の回転方向が決定される。

（動作） 第３図（ａ）は巻線１０に電流が流れていない安定停止
状態にある。この状態で巻線１０に電流が流されると第
１磁極６ａにＮ極、第２磁極にＳ極が付与され、（ｂ）
の如く永久磁石２と各磁極５ａ、５ｂが反発しあって回
転子１は矢符し方向に回転し、（Ｃ）の如く各磁極５ａ
、５ｂと永久磁石２の容積の中心が略一致する位置に達
する。

この状態で磁気感応素子１）はＮ極を検出するが一旦電
流が零の状態になるから（ｄ）の如（次の安定停止状態
となる。ついで巻線１０に逆方向電流が流されると第１
磁極６ａにＳ極、第２磁極にＮ極が付与され、同様に回
転子１が回転する。

なお、この実施例では固定子の外方に回転子を配設した
もので説明したが、固定子の内方に回転子を配設しても
よい。− ［発明の効果］ 本発明の無刷子電動機は、周方向に異極が交互に等間隔
で着磁された円筒状の永久磁石を有する回転子としであ
るから、永久磁石の着磁は簡易なものであり、固定子の
各磁極を同形状でかつ等角度間隔、すなわち対称的に形
成したから、各磁掘に巻装される巻線が同一形状となっ
て巻線作業が容易になり、また巻線スペースが十分確保
できて小型化が容易になり、巻線同志が接触する危険が
少なくなって絶縁劣化が起こりにくくなり、永久磁石の
一方の極にその中心よりずれた位置に固定子の磁極面に
向かって突出するボールシューを設けたから、一方向へ
の自起動を可能にすることは勿論、極端に細幅の磁極を
有さない固定子形状とあいまって従来のものに比してレ
ラクタンストルクによる逆回転力が弱められて低速動作
の円滑性や始動電圧の低下をもたらす等、固定子や巻線
を簡単構造にし得て小型化やコスト低減、さらには性能
向上が図れるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す横断面図、第２図は
、その紺断面図、 第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、動作説明図、第４
図は、一般的な電流切換回路の回路図、第５図は、従来
例を示す横断面図。 １・−回転子、２−・永久磁石、３−・−カップ状ヨー
ク、４−・回転軸、５−・−固定子、６−磁極、７一本
体ケーシング、８−円筒状支持体、１０・−巻線、１）
−・磁気感応素子、１２−・−ボールシュー。 特許出願人　　松下電工株式会社 代理人弁理士　　　　竹光　敏丸（ほか２名）第１図 第２図 第３図 （ａ）Ｃｂ。 （Ｃ）、ｄ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）周方向に異極が交互に等間隔で着磁された円筒状
   の永久磁石を有する回転子と、該回転子の極数に等しい
   磁極を有してその磁極面が回転子の永久磁石に対し径方
   向に対面する固定子と、該固定子の各磁極に巻装された
   巻線と、前記固定子に装着され前記回転子の極性を検出
   して前記巻線の電流方向を切り換える磁気感応素子とよ
   りなる無刷子電動機において、前記固定子の各磁極を同
   形状でかつ等角度間隔に形成し、前記永久磁石の一方の
   極にその中心よりずれた位置に固定子の磁極面に向かっ
   て突出するポールシューを設けたことを特徴とする無刷
   子電動機。