JPS60113643A - １個の位置検知素子を有するディスク型ブラシレスモ−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】 本発明は位置検知素子１個の１相通電されるディスク型
ブラシレスモータに関する。

従来において、あらゆる装置が出現したことに伴いそれ
に適するブラシレスモータ、とりわけディスク型ブラシ
レスモータが要求されていた。このディスク型ブラシレ
スモータは、たとえば、事務器等に使用されるディスク
型ブラシレスファンモータとしても利用できるもので、
適用される装置によっては、極めて安価で、小型で、し
かも極めて偏平なものが要求されていた。

ここにおいて、この条件を最も満足するものは、電機子
コイルが１個で、しかも位置検知素子が１、個の１相（
通電される）のコアレスタイプのディスク型ブラシレス
モータであるが、このモータは、マグネット回転子を所
定範囲に渡って回動させることはできても連続して回転
させることができないため、ディスク型ブラシレスモー
タを’ｆＲ成することはやっかいなものであった。また
仮に電機子コイル１個で位置検知素子１個のブラシレス
モータを回転させることができるとしても、電機子コイ
ル１個の場合には、強い回転力が得られない。

そのためには、電機子コイルを２個以上とする必要があ
る。

ここに、従来においては、電機子コイル２個をステータ
電機子として有するディスク型ブラシレスモータにおい
ては、位置検知素子を２個必要としていた。ここにおい
て、位置検知素子としては、ホール素子やポールＩＣ等
の磁電変換素子が使用されている場合が多いがこの位置
検知素子は高価であるため、できれば１個のみとするこ
とが安価で小型のディスク型ブラシレスモータを量産し
得る点において好ましい。しかしながら、位置検知素子
が１個であると、電訊子コイルが１個の場合゛同様に、
モータ起動時においてこの素子が界磁マグネットのＮ　
ｋとＳ極との境界部、すなわちデッド・ポイントを検出
していると自起動できないという欠点を有する。そのた
めには、位置検知素子が１個でも自起動可能とし、しか
も効率良好で安価な位置検知素子１個で２コイルのディ
スク型ブラシレスモータを得ることが望ましい。またデ
ィスク型ブラシレスファンモータは、２個の電機子コイ
ルを有するステータ電機子が通電制御回路・（駆動回路
）を具備し、該回路を有するステータ電機子を極めて偏
平にすることが望ましい。

本発明は、上記事情に基いてなされたもので、位置検知
素子が１個でも自起勺できる軸方向に極めて偏平な電機
子コイルが２個で、２ｐ（ｐは２以上の正の整数）イ歪
のマグネット回転子を有する安価で量産性に優れたディ
スク型ブラシレス（ファン）モータを提供することを目
的になされたものである。

かかる本発明の目的は、１−Ｊ、ＳのＧＪｉ　ｔＭを交
互に有する２ｐ　（ｐは２以上の整数）極のマグネット
回転子と、該マグネット回転子に面対向してステに等し
い開角幅に形成された２個の電機子コイルからなるステ
ータ電機子と、１個の位置検知素子と、マグネット回転
子が自起動できるようにコキングを発生する手段とを有
する１個の位置検知素子を有するディスク型ブラシレス
ファンモータにおいて、Ｌ記コキングを発生する手段は
、マグネット回転子の回転方向に向ってＬ配電機子コイ
ルの発生トルクに寄与する導体部から略４分の１磁極幅
はど手前の位置又は該位置と均等条件にある位置でコキ
ングを発生するように設け、Ｌ記位置検知素子を含むか
又は含まずに形成され且つ玉配電似子コイルの高さと同
一以下の厚みに形成された駆動回路用ＩＣをＬ配電機子
コイル配設面の電機子コイル占領位置外に配設したこと
を特徴とする１個の位置検知素子を有するディスク型ブ
ラシレスモータを提供することによって達成される。

以下、本発明のディスク型ブラシレスモータを一実施例
としてディスク型ブラシレスファンモータに適用した場
合を示す。

第１図は、位置検知素子１個、２コイル、６極、１相通
電されるディスク型ブラシレスファンモータＦＭの縦断
面図である。軸方向に偏平な、例えば磁性体で形成され
たカップ状のディスク型ブラシレスファンモータ用角型
ケース９　（２（Ｓ２　図Ｇ　照）は中心透孔１０を有
し、該透孔１０の内周部は上方向へ伸びた軸受形成用突
出体９ａを設けている。

該突出体９ａの内周部上下両端開口部には、ベアリング
軸受１１．１２が設けられている。該軸受ｉｆ、１２に
よって、ディスク型ブラシレスファンモータＦＭ本体の
略々中心部に回転軸１６が回動自在に軸支されている。

回転軸１６の下部には抜は止め用Ｅリング１４が装若さ
れている。符号２１はケース９の凹部（第２図参照）、
２２はケース９の底部に設けられるエアー通し孔、２３
はステー、２４−１．２４−２はそれぞれプラス電源コ
ード、マイナス電源コードである。９ｂはケース９に設
けられた支柱で、この支柱９ｂと１８０度対称なケース
９の内面には上記支柱９ｂと同様な図示しない支柱９ｂ
が設けられている。

該２個の支柱９ｂの頂部には、プリント基板６が後記す
る螺子によって固設されている。該プリント基板３上に
は第４図に示すように電機子コイル４を２個１８０度対
称に配設している。該２個の電機子コイル４−１．４−
２によってステータ電機子１を形成している。該ステー
タ電機子１と面対向する位置には、第３図に示すような
軸方向に偏平なプラスチックで形成されたファン付カッ
プ体２０が対向している。２５はファン付カップ体２０
の外周部に該カップ体と一体形成されたファンである。

Ｌ記カップ体２０の内面略々中心部にハホス部２６が一
体形成され、このボス部２６に回転軸１６の上端部が固
設されていて一体的に回転するようになっている。上記
カップ体２０の内面部には円環状のロータヨーク２７が
固設されている。ロータヨーク２７の下面には第５図に
示すようなＮ、Ｓの磁極を交互に有する円環状の４（玉
の界磁マグネット（マグネット回転ｆ）２を固設して、
ステータ電機子１に面対向させている。プリント基板乙
の界磁マグネット２と対向する面に、第４図に示すよう
に、発生トルクに寄与する導体部４ａと４ａとの開角が
界磁マグネット２の磁極幅と略等しく巻回形成された電
機子コイル４を２個互いに上記したように重分しないよ
うに１８０度対称に配置している。プリント基板６の上
記２個の電機子コイル４−１．４−２の占領位置外に駆
動回路用ＩＣ６を配設している。該駆動回路用ＩＣ６は
電機子コイル４．−１．４−２の厚み以下の大きさのも
のに形成された１相通電用のものとなっている。尚、上
記電機子コイル４の周方向の導体部４ｂは発生トルクに
寄与しないため、この導体部４ｂの幅の分だけ半径の小
さい界磁マグネット２を用いれば良いことになる。尚、
界磁マグネット２は４極のものを用いたので、電機子コ
イル４は発生トルクに寄与する導体部４ａの開角を９０
度のものに形成している。位置検知素子として用いたホ
ール素子やホールＩＣ等の磁電変換素子５は発生トルク
に寄与する導体部４ａ上に配設するのが最も位置的に適
しているが、このようにすると該ぶ子５の分だけ厚みが
増加するので、界磁マグネット２と電機子コイル４との
間のエアーギャップが増長し、強い回転トルクを得られ
ないし、配設」二非常にやっかいで量産に適さないもの
となる。従っ”Ｃｓ　ｌ（：子５は導体部４ａと対向す
るフリント基板６の下面部に配設している。このように
するために、磁電変換素子５は電機子コイル孔主描に収
納するようにしている。第１図は、第４１２Ｉのｘ−ｘ
’線線断断面図場合を示している。上記螺子１５−１．
１５−２は、当該モータ停止時において界磁マグネット
（マグネット回転子）２の所定のＮ、Ｓそれぞれの磁極
に対向する面積がほぼ等しくなるような形状、大きさ、
のものを用いている。このような螺子１５−１．１５−
２を形成することで、電機子コイル４−１．、４−２（
７）発生トルクに寄与する導’２Ｆ　６．”：　４　ａ
に対向する位置より回転方向（矢印Ａ）に対して界磁マ
グネット２の略４分の１磁極（この実施例では４　（Ｍ
の界磁マグネット２を用いているので２２．５度）手前
の位置に当該界磁マグネット２が常に停止時あるいは起
動時に位置するようにしている。すなわち、上記したよ
うに’ｆｔＬＩＭＭ子コイル４−１．４−２の発生トル
クに寄与する導体部４ａから４分の１磁極手前の位置に
螺子１５−１．１５−２を設けている（第４図参照）。

該磁性体からなる螺子１５−１．１５−２を上記した位
置に設けることで、該螺子１５−１．１５−２が界イム
マグネット２のＮ極ｓＳ４にの中心に吸引対向されるよ
うに該界磁マグネットが停止される。従って、磁電変換
素子５は界磁マグネット２のＮ＋ｆｆｉ又はＳ＆を常に
検出するので、即ち、デッド・ポイントを検出していな
い（デッド・ポイントと対向していない）ので、電機子
コイル４−１又は４−２に所定の方向の電流をＭｉ電し
てやれば、界磁マグネット２を有する回転子を所定方向
に回転させることができる。叱記磁性体からなる螺子１
５−１．１５−２を設けることは、本来的には好ましく
ないコキングの発生の原因になるが、このディスク型ブ
ラシレスファンモータ１）Ｍでは、螺子１５−１．１５
−２のコキングを有効に利用して連続回転できるように
しているものである。従って、位置倹知素子が１個で足
りるため、安価な１相通電されるディスク型ブラシレス
モータ又はディスク型ブラシレスファンモータが得られ
る。

尚、螺子１５−１．１’５−２は茅４図を参照して、点
線囲い部位置１６．１７に設けても良いことは言うまで
もない。また螺子１５は、１個以上であれば目的は一般
的には足り、適宜設計仕様に基いてその数を選択し、ま
た上記位置を任意選択すれば良い。

第６図は、４極、２コイル、１相往復通電されるブラシ
レス（ファン）モータにおける界磁マグネット２とステ
ータ′屯４戊子１との展開図である。

電、−子コイル４−１．４−２の発生トルクに寄与する
容体部４ａ、４ａは、それぞれ電気角で１８０度の等間
隔配置にｔっている。電機子コイル４−１の発生トルク
に寄与する導体部４ａの地方の端子と電機Ｐコイル４−
２の発生トルクに寄与する導体部４ａの一方の端子は共
通接続され、電機子コイル４−１の発生トルクに寄与す
る導体部４ａの一方の端子は駆動回路用ＩＣ６のトラン
ジスタ１８のコレクタとトランジスタ１９のコレクタと
の接続点２５に接続され、電機子コイル４−２の発生ト
ルクに寄与する導体部４ａの他方の端子はトランジスタ
２６のコレクタとトランジスタ２７のコレクタとの接続
点２８に接続されている。、駆動回路用ＩＣ６は１相の
往復通電制御回路に形成している。トランジスタ１８．
２６のエミッタはそれぞれプラス電源端子２９に接続さ
れ、トランジスタ１９．２７のエミッタはそれぞれグラ
ンド６０に接続されている。磁電変換素子５の出力端子
３１−１は駆動回路用ＩＣ６を構成するトランジスタ１
８．２７のベース側へ、出力端子３１−２はトランジス
タ１９．２６のベース側に接続されている。従うて、磁
電変換素子５が界磁マグネット２のＮ極を検出すると（
第６図の状態）。

出力端子３１−１を介して、！・ランジスタ１８゜２７
を導通して、電機子フィル４−１．４−２には矢印Ｂ方
向の電流を流して矢印Ａ方向の回転力を得ることができ
る。磁電変換素子５が界磁マグネット２のＳ極を検出す
ると、出力端子６１−２を介してトランジスタ１９．２
６が導通し、電（幾子コイル４−１．４−２には上記と
反対方向の電流が流れ、矢印Ａ方向の回転力を得ること
ができる。

第７図及び第８図は本発明の第２実施例を示すもので、
第８図に示すように６極の界磁マグネット２′を用いた
場合には、第７図に示すように電、：戊子コイル４’−
１、４’−２を配設してやれば良いことを示している。

この場合の電機子コイル４’−１゜４′−２は発生トル
クに寄与する導体部４′ａと４／　ａの開角が６０度の
幅に右同形成されたものとなっている。尚、螺子１５を
配設すべき位置は他にも、点線囲い部位置３２．３３等
がある。

゛　第９図乃至第１１図は本発明第３実施例を示すもの
で、この第３実施例では第９図に示すように８極の界磁
マグネット７を用いている。２個の電機子コイル４’−
１，４“−２は、上記同様に１８０反対称にプリント基
板６面に配設されている。電機子コイル４”−１，４“
−２は、半径方向の発生トルクに寄与する導体部４′ａ
の開角が４５度の扇枠状のものに形成されたものとなっ
ている。駆動回路用ＩＣ６は電機子コイル４“−１と４
″−２間のプリント基板乙の部位置に配置している。駆
動回路用ＩＣ６は、位置検知素子として用いた磁電変換
素子５を含んで一体形成され、その厚みは電機子コイル
４の厚み以下のものになっている。尚、この駆動回路用
ＩＣ６は磁電変換素子５を、電機子コイル４’−１又は
４’−２の発生トルクに寄与する導体部ｅａと均等位置
である上記電機子コイル占領位置外のプリント基板６面
に配置できるような当該駆動回路用ＩＣ位置に設け、ま
たＬ記プリント基板位置に配設できる大きさ及び厚みの
ものに形成されている。磁電変換素子５の配設すべき位
置については、第１１図の界磁マグネット２と２個の電
機子コイル４′−１と４′−２からなるステータ電機子
１との展開図を用いて説明する。第１１図を参照して、
例えば第１１図に示すように磁電変換素子５を電機子コ
イルグー２の一方の発生トルクに寄与する導体部４′ａ
の１の点線囲い部位置ことは困難である。また、電機子
フィル４’−１。

４′−２の発生トルクに寄与する導体部４″ａと対応用
工Ｃ６を形成することはできない。

従って、いまこの例では、磁電変換素子５を配設すへに
位置的に望ましい位置を点線囲い部位置３４であるとす
ると、該点線囲い部位置３４は界磁マグネット２′のＮ
極７ｅの略々中間部と対応しているので、該位置６４と
対応する位置で且つ電機子コイル占領位置外をさがすと
、界磁マグネットｒのＮ極２’ｃ　、　２’ｇと対向す
る点線囲い部位置３５．３６が該当する。従って、第１
１図では点線囲い部位置３６に磁電変換素子５が配設で
きるように形成した駆動回路用ＩＣ６を電機子コイル４
′−２と４″−１との間に配設している。磁電変換素子
５は点線囲い部位置３５に配設したとしても、点線で示
すように駆動回路用ＩＣ♂を電機子コイルｒ−１と４′
−２との間のプリント基板６面に配設できる。尚、点線
囲い部位置６４′を基準にしても、上記方法によれば磁
電変換素子５を点線囲い部位置３５又は６６に配設でき
る。また電機子コイル４“−１，４″−２の他方の発生
トルクに寄与する導体部４′ａと対向する位置である点
線囲い部位置３７．３７’を基準にすると、該位置６７
。

６７′は界磁マグネット２′のＳ極２″ｂ，２’ｆの略
々中間部と対向するので、これと同じような位置をさが
すと、Ｓ極２ｄ，２′ｈの略々中間部と対向する点線囲
い部位置３８．３９が該当するので、該位置３８，３９
に磁電変換素子５を位置させるようにしても、上記同様
該素子５を含む駆動回路用ＩＣ６’，６’を配設できる
。再び第１０図に戻り、磁性体からなる螺子１５−１．
１５−２の配設位置を説明する。螺子１５−１．１５−
２は、それぞれ、界磁マグネット２”の回転方向（矢印
入方向）ニ向って電機子コイル４’−１．４’−２の発
生トルクに寄与する導体部４′ａから界磁マグネットｚ
′の略４分の１磁極幅（１１．２５度）はど手前の位置
に設けている。

尚、このような位置は、池にも点線囲い部位置４０、４
１が該当するので、該位置４０．４１に螺子を設けても
良い。また上記螺子１５−１。

１５−２の位置や点線囲い部４０．４１と均等な条件位
置は点線囲い２部４２，・・・、４５が該当するので、
該位置４２，・・・、４５に上記コキングを発生する磁
性体からなる螺子を設けても良い。尚、第１０図におい
ては、点線囲い部位置４４及び４５−１よ駆動回路用Ｉ
Ｃ６と重なり合った例を示すので、第１０図のように該
ＩＣ６を配設した場合には点線囲い部位置４４及び４５
には上記螺子を設けることは適切でないことは言うまで
もない。

上記から明らかなように、本発明のディスク型ブラシレ
スモータは、（ＩＨＭｉＨ検知素子が１個でも自起動で
きる、（２）位置検知水子が１個、電機子コイルが２個
とイ蒜成部品が非常に少ないので、組立てが極めて容易
なので安価に小型で高性能のディスフ型ブラシレスモー
タをＦＪ、＆できる、（３）ステータヨークを用いなく
ても良いので、ステータヨークを用いない場合には、位
置検知素子の出力波形が滑らかになるので、この滑らか
な出力を用いて電機子コイルの通電を切り換えているの
で、回転子が滑らかに回転し、従来のように回転に伴う
耳ざわりで大きな回転騒音の発しない静かなディスク型
フ゛ラシレス（ファン）モータが？序られる、（４）ス
テータヨークを用いないｌで７：、う成したＪ場合には
、実験の結果、従来より少ない通電々流でありながら、
高速回転のディスク型ブラシレスモータが得られるし、
しかも市販のものより起動電圧が非常に小さくて済むと
いう利点となる特性が得られる、（５）はとんど完全に
近いほど、コアレスタイプのものとなっているので、上
記デッド参ポイントをなくすための螺子等による有用な
作用となるコキング以外の本来的に当該ディスク型ブラ
シレスモータの特性において不都合となるコキングが発
生しない利点がある、（６）２個の電機子コイルは常に
通電させている状態の党動回路（ｊ・１成の駆動回路用
ＩＣとすることで、及び２個の電機子コイルを１８０度
対称に配設しておくことで、回転バランスが良く、％根
子コイルが２個でありながら高速回転が可能な効率の極
めて良い小型のディスク型ブラシレスモータ又はディス
ク型ブラシレスファンモータが得られる、（７）駆動回
路用ＩＣをステータ電機子と同一以下に棺成し、且つス
テータ電機子の尼４浅子コイルのあいたスペース間層位
置に合理的に配置することで、当該駆動回路を内蔵した
ディスク型ブラシレス（ファン）モータを極めて軸方向
に偏平で、しかも、小型のものに形成できる、等の効果
甚大なディスク型ブラシレス（ファン）モータが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施「］Ｊとしてのディスク型ブラ
シレスモータを適用したディスク型ブラシレスファンモ
ータの綜Ｃ断面ワ、第２図は第１図のディスク型ブラシ
レスファンモータのケースの斜況図、第３図は第１図の
ファン付カップ体の斜視図、第４図は本光明の一例とし
てのステーク＜ＩＨ２；二５子の平面図、第５図は第４
図の場合に用いる４極の界磁マグネットの下面図、第６
図は第４図のステータ電機子と第５図の４瓶の界（ヨマ
グネットとの展開図、第７図は本発明の他の例としての
ステータ電機子の平面図、第８図は第７図の鳴合に用い
る６極の界磁マグネットの下面図、第９図は更に別の実
施例に用いる８極の界磁マグネットの下７１１図、第１
０図は第９図の、ｉ場合におけるー【りとしてのステー
タ電機子の平面図、第１１図は第９図の界磁マグネット
と第１０図のステータ電（戊子との展開図である。 １・・・ステータ型１；トζ子、２．　ｚ’、２”・・
・界磁マグネット、４．　４’、４’・・Ｚｈｓ子コイ
ル、５・・・磁電変ｌ力素子（位置検知素子）、　６・
・・駆動回路用ＩＣ１１５−１，１５−２・・・磁・１
１体からなる螺子。 ’；’ｆｒｌ−出ム狽人 高　僑　義　照■ゆ 第９図 消ｑ父 躬８図 第１Ｏ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｎ、　Ｓの磁極を交互に有する２ｐ　（１）は２以
   −りの整数）極のマグネット回転子と、該マグネット回
   転子に面対向してステータ側に設けられた発生れた２個
   の電機子コイルからなるステータ電機子と、１個の位置
   検知素子と、マグネット回転子が自起動できるようにコ
   キングを発生する手段とを有する１個の位置検知素子を
   有するディスク型ブラシレスファンモータにおいて、上
   記コキングを発生する手段は、マグネット回転子の回転
   方向に向って上記電磯子コイルの発生トルクに寄与する
   導体部から略４分の１磁極幅はど手前の位置又は該位置
   と均等条件にある位置でコキングを発生するように設け
   、Ｌ記位置検知素子を含むか又は含まずに形成され且つ
   １配電機子コイルの高さと同一以下の厚みに形成された
   駆動回路用ＩＣをＬ配電機子コイル配設面の電機子コイ
   ル占領位置外に配設したことを特徴とする１個の位置検
   知素子を有するディスク型ブラシレスモータ。 ２に記コギングを発生する手段は、マグネット回転子の
   回転方向に向って上記電機子コイルの発生トルクに寄与
   する導体部から略４分の１磁極幅はど手前の位置又は該
   位置と均等条件位置に磁性体からなる突起を設けて形成
   してなることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   １個の位置検知素子を有するディスク型ブラシレスモー
   タ。 ３　Ｌ記ステータ電機子を形成する電機子コイルの下面
   にはステータヨークを設けないことを特徴とする特許請
   求の範囲第１頂又は第２項記載の１個の位置検知素子を
   有するディスク型ブラシレスモータ。 ４　上記１磁性休からなる螺子はステータ電機子を固定
   例に固定するためのものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第３項いずれかに記載の１個の位置
   検知素子を有するディスク型ブラシレスモータ。