JPS60113645A - 電機子コイル１個の１相通電され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′電機子コイル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、事務機等種々の装置が出現したことに伴
いそれに適するディスク型ブラシレスモータ、／Ｉ）′
に該モータを利用したディスク型ブラシレスファンモー
タが要求されていた。かかるディスク型ブラシレスファ
ンモータは、適用される装置によっては、極めて安価で
、小型で、しかもイＭめで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としては、
電機子コイルが１個で、しかも位置検知素子がＯ又は１
個の１相通↑Ｌされるディスク型ブラシレスファンモー
タが考えられるが、単に１子コイルが１個だけだと、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
きても連続して強い回転力で連続回転させることができ
ないたるとしても、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
側板毛とする必要がある、 ここに、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ファンモータにおいては、通常
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、ホール素子やホール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ファンモータを量産し
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、上記１コイルの場合同様に、モータ起
動時においてこの素子が界磁マグネットのＮｆｆｆｉ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。

ト記場合において、電機子コイルを２個から１個に減ら
して回転トルクを小さなものにすることは効率の悪いデ
ィスク型ブラシレスファンモータとなるので、電弐子コ
イルの数は２個とし、安価に形成するために位置検知素
子の数を２個から１個に減らし、位置検知素子が１個で
も自起動できるようにしたディスク型ブラシレスファン
モータとすることが望ましい。

そのために、先に本件出願人は実願昭５８−２８９５８
号、同５８　５６６５９号において、位置検知素子がマ
グネット回転子の停止時あるいは起動時においてデッド
・ポイントを検出しているような状態をなくし、常にマ
グネット回転子が停止時コキングを発生することにより
、起動し得る状態に移動して停止するように４１′８成
できるようにした安価で有用な位置検知素子１個、電機
子コイル２個のコアレスタイプのディスク型ブラシレス
ファンモータを提供シタ。

かかるコアレスタイプのディスク型ブラシレスモータは
、２個のｌ子コイルを用いているので、かかる２個の電
機子コイルを正しい位置に配設しない場合には、効率が
悪いか、又は、回転バランスの悪いディスク型ブラシレ
スモータになる倶れがある。また電機子コイルが１個の
場合に比較して、電機子コイル２個の場合には、電機子
コイル１個分だけ巻き工数が増え高価になるし、ハンダ
付工程が２回分だけ増加する（電機子コイル１個からは
巻き始め端子及び巻き終り端子の計２本の端子がでてい
るので、この２個の端子をプリント基板の所定の箇所に
ハンダ付する必要がある）ので、その分だけ量産におい
てやっかいになり、コスト高のディスク型ブラシレスフ
ァンモータ許イになる欠点がある。また種々の事務機の
出現により、風量が弱（でも、極めて厚みの薄いブラシ
レスファンモータが要求されているが、従来、市販され
ている突極形のものによると、極めて厚みの簿いブラシ
レスファンモータを形成することができない欠点があっ
た。

また、上記ディスク型ブラシレス（ファン）モータにお
いて、更に安価に構成するために、位置検知素子を１個
も使用しない方法が考えられる。

たとえば、モータの逆起電圧を利用する方法である。し
かしながら、この方法によると、マグネ・ント回転子（
界磁マグネット）と電機子コイルとの対応関係によって
は、マグネット回転子が７４１　’＋ｔ１子コイルに通
電を行なっても回転し得ない状態（デッド・ポイント）
があるという欠点がある。

すなわち、この方法は、マグネット回転子が回転して初
めて、逆起電圧が発生し、マグネ・ソト回転子の当該回
転方向への連続した回転動作を行なうことができて有効
となるものである。この方法は、位置検知素子がないた
めに、極めて安価にディスク型ブラシレスモータを構成
できるので有用なものであるが、上記したよ、うに自起
動できない欠点がある。

本発明は、Ｌ記従米の欠点を解決するためになされたも
ので、従来の２個の電機子コイルを用いたと同トルクを
発生させることができる形状の１ｈ観チコイルを１個用
いることで、（１）電機子コイルの位置合せの困難性を
なくして回転バランスの良いディスク型ブラシレスモー
タを形成できるようにすること、及び迅速に電機子コイ
ルを配設できるようにすること、（２）従来２個必要と
する電機子コイルと同様な回転トルクを発生させること
のできる形状の電機子コイルを１個にて形成することで
、少ない組立行程で電機子コイルを安価に形成できるよ
うにし、当該ブラシレスモータを従来のものより安価に
量産できるようにすること、（３）電機子コイルの端子
のハンダ付工数を少なくすることで安価に量産できるよ
うにすること、（４）コアレスタイプのディスク型ブラ
シレスモータとすることで、当該モータの性能に支障と
なるようなコキングを発生させないようにすること、（
５）コアレスタイプのディスク型ブラシレスモータとす
ることで１重量の軽いディスク型ブラシレスモータヲ得
ること、（６）位置検知素子が０個又は１個でも最も適
した位置でコキングを発生できるようにしてデッド・ポ
イントをなくして自起動でき、しかも安定した回転でき
るようにすること、（７）マグネット回転子が予め定め
られた位置に停止するようにすることで、位置検知素子
が０個（この場合にはモータの電機子コイルの逆起電圧
を利用することになる）又は１個でも自起動できて連続
回転できるディスク型ブラシレスモータを得ることを目
的としてなされたものである。

かかる本発明の目的は、Ｎ、Ｓのｉｔを交互に有する８
極のマグネット回転子と、該マグネ・ント回転子の直径
程度の長さの発生トルクに寄与する導体部の開角が上記
マグネットの１；ｌＪ、ａ幅と実質的に等しい開角幅に
形成された１個の電機子コイルを略々中心部とマグネッ
ト回転子の略中心とを一致させて上記マグネット回転子
と面対向する固定側に固設し、Ｌ配電椴子コイルの発生
トルクに寄与する導体部のマグネット回転子と対向する
背面位置にＬ記マグネット回転子を設定位置に停止させ
るためのコキング発生用似１石を設けたことを特徴とす
る電機子コイル１個の１相通電され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、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明のディスク型ブラシレスモークヲ適用し
た１相：１ＩＴＪ電されるディスク型ブラシレスファン
モータＦＭの第４図に示すＸ−Ｘに対応する縦断面図を
示す。

９は、第２図で示すような、軸方向に偏平な磁−推体で
できたカップ形のディスク型ブラシレスファンモータ用
角型ケースで、中心透孔１ｏを何し、該透孔１０の内周
部は上方向へ伸びた突出体９ａを有する。該透孔１０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１１，１２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４４１１３が回動
自在に軸支されている。回転軸１３の下部には抜は止め
用Ｅ’Ｊング１４が装若されている。符号２１はケース
９の回Ｈしく第２図参照）、２２はケース９の底部に設
けられるエアー通過孔、２６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はカップ体９に設けられた非磁性体ででき
た支柱で、１８０度対称な位置にも図示しない非磁性体
でできた支柱９ｂが設けられる。この支柱９ｂの頂部に
は、プリント基板６が非磁性体でできた螺子１５によっ
て固設されている。プリント基板乙の下面には、第１図
から明らかなようにステータヨークを設けていない。こ
の理由は、ステータヨークを設けると強い界磁が得られ
るものであるが、後記する位置検知素子として用いた磁
電変換素子５（尚、該素子５は後記する駆動回路用ＩＣ
６内に含まれるように構成されている）からの出力が方
形波となり、電機子コイル４に方形波の通電が行なわれ
るので、通電の切り換わりが急なため耳ざわりで大きな
回転音を発生する。そのため。

ステータヨークを用いずプリント基板３のみを用い、磁
電変換素子５の出力をなまらしてサイン波とし、電機子
コイル４にサイン波通電をして大きな回転音が発生しな
いようにしている。ステータヨークがないために強い界
磁が得られなくなる倶れがあるため、電機子コイル４の
巻線仕様を変えたところ通電電流が低（てすみ、しかも
回転数の上ったディスク型ブラシレスファンモータＦＭ
Ｍ得られた。プリント基板、ｌＳｋには第４図に示すよ
うに１個の電機子コイル４を固着している。該電機子コ
イル４は、発生トルクに寄与する等体部４ａ、４ａ’が
後記する界磁マグネット２の直径程度の長さを有し、且
つ界磁マグネット２の開角と実質的に等しい開角幅の矩
形枠状のものとなっている。すなわち、当該電機子コイ
ル４は、一方の発生トルクに寄与する導体部４ａの中心
線１Ｈの中心点７と他方の発生トルクに寄与する導体部
４ａ′の中心線１′上の中心点７′との開角が、界磁マ
グネット２の開角幅、すなわら、界イｄ、マグネット２
が第５図に示すようにＮ、　Ｓｏ）磁極を交互に有する
円環状の８極のものとなっており、そのＮ又はＳの−の
磁（玉が４５度の開角となっているので、上記開角幅は
実質的に４５度のものとなっている。

上記プリント基板６の上面には、第４図に示すように電
機チコイル４の中心点４′木と回転軸１６の中心軸点１
６′とを一致させて、当該第４図に示すような１個の電
機子コイル４をプリント基板３に貼着固定している。該
１個の電機子コイル４を第４図に示すようにプリント基
板乙の上面に貼着固定して形成したステータｌ子は、第
１図に示すように界磁マグネット２に面対向している。

上記した電機子コイル４を第４図のようにプリント基板
６上に貼着固定してやると、第４図から明らかなように
プリント基板乙の面にはｍｆ１子コイル４の占領位置外
にも十分な電気部品配設用スペースができる。従って、
そのプリント基板乙の電気部品配設用スペース面に、位
置検知素子である磁電変換素子５と駆動回路を一体的な
集積回路として形成した駆動回路用ＩＣ６を第１図及び
第４図に示すように配設している。尚、１配電機子コイ
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マグネッ
ト回転子２を用いても良いことになる。

位置検知素子としてのホール素子やホールＩＣ等の磁電
変換素子５は位置的に発生トルクに寄与する導体部４ａ
又は４ａ′（尚、この場合において最も位置的に正しい
位置は中心線１又は１′の位置で、特に中心点７．・・
・、どの位置である）上に配設すると良いわけであるが
、このようにすると上記素子５の分だけ厚みが増加する
ので、マグネット回転子２と電機子コイル４との間のエ
アーギヤ・ンプが増長し、強い回転Ｉ・ルクを１１１．
ら才りないし、配設上非常にやっかいで量産に適さない
ものとなる。

従って、後記にて更に説明するように、磁電変換素子５
は、％ａ子コイル４の一方の発生トルクに寄与する導体
部４ａ、４ａ’の中心点７．・・・、７′又はγ位置と
均等条件にあるプリント基板乙の上面部に配設してやる
のが良い。従って、かかる位置に磁電変換素子５が位置
するように駆動回路用■Ｃ６を第４図に示すようにプリ
ント基板６面に配設する。上記プリント基板乙に電機子
コイル４を貼着して形成したステータ電機子の上面部は
、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配力・ツブ体２０の内面
略々中心部にはボス部２６が一体形成さ２１、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２
７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
８愼の界磁マグネ・ｙト２を固設して、ステータ電機子
に面対−回させている。Ｌ記耶動口路用ＩＣ６は、プリ
ント基板乙の電機子コイル４の配設されていないスペー
ス面に、当該電）２曵子コイル４の高さよりも低くなる
ように形成されたものを用いている。このような厚みの
駆動回比用ＩＣ６を用いたのは、該ＩＣ６が電機子コイ
ル４よりも厚みがあると、その厚み分だけ、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
するので、該増加したエアーギヤ・ツブ分だけ強い磁束
が得られなくなる。

従って、上記したように、駆動回路用ＩＣ６は電機子コ
イル４よりも厚みの薄いものに形成している。上記電機
子コイル４の発生トルクに寄与する導体部４ａ又は／及
び４　ａ／の中心点７．・・・、γ位置と対向するプリ
ント基板乙の下面（界磁マグネット２と対向する背面）
位置には、上記界磁マグネット２を設定位置に停止させ
るためのコギング発生用磁石１６を貼着固定している。

該コギング発生用磁石１６は、いま界磁マグネット２の
下面に向けた面がＳ極となるように上記プリント基板乙
の下面に固着している。従って、回転子である界磁マグ
ネット２が停止するときには、界磁マグネット２のＮ極
がコギング発生用磁石１６によって吸引され、コギング
発生用磁石１６が界磁マグネット２の略中間部に対向し
た位置で、当該界磁マグネット２が停止する。界磁マグ
ネット２は、８極のものとなっているので、設定停止位
置は界磁マグネット２の１回転当りに４箇所生ずること
になる。かかる設定停止位置で界磁マグネット２が停止
した場合には、上記電機子コイル４の発生トルクに寄与
する導体部、例えば４ａは、この背面にコギング発生用
磁石１６があるときには、該導体部４ａが界磁マグネッ
ト２のＮ株の略々中間部と対向することになる。このと
き、電機子コイル４の発生トルクに寄与する導体部４ａ
′は、界磁マグネット２のＳ　？７Ｍの略々中間部と対
向する。このように界磁マグネット２に電機子コイル４
が面対向しているときが、電機子コイル４に通電した場
合には、最も強い回転トルクが得られる状態となってい
る。すなわち、当該ディスク型ブラシレスファンモータ
ＦＭは、上記したように自起動できる位置で停止できる
ので、通電時に当該ブラシレスファンモータＦＭが必ず
駆動する。またディスク型ブラシレスファンモータＦＭ
回転時においても、コギング発生用Ｑ石１６が界１はマ
グネット２のＮ極を吸引して上記のように起動できる状
態にするので、（ＯＴ１変換素子５が必ず界磁マグネッ
ト２のＮ（ｉ又はｌＪｋを検出できるので、該素子５か
らの信号に基いて％電子コイル４には所定方向のＪＪ１
’４がなされ、所定方向の回転トルクを得ることができ
る。従って、磁電変換素子（位置検知素子）５が、たと
え１個であっても、自起動でき、また連続回転できるデ
ィスク型ブラシレスファンモータＦＭが得られることに
なる。尚、コギング発生用磁石１６は、電機子コイル４
の中心点７゜・＋＋、−７Ｎと対向する背面のプリント
基板６位置全てに設ける必要はな（、いずれか１箇所に
のみ設けるだけで目的を達成することができるため、適
宜設計仕様に基いてコギング発生用磁石１６の数を決定
すれば良い。また、実際には、コギング発生用磁石１６
は、中心線１　、　１　／の時計方向位置（反矢印Ａ方
向位置・・・第４図参照）のＨ機子コイル４の背面のプ
リント基板３泣置に固設するのが望ましい。この理由は
、最大起動トルクが発生する位置は電機子コイル４の発
生トルクに寄与する導体部４ａ又は４　ａ／の中心点７
．・・・、ｒ位置である。

従って、この位置に上記コギング発生用磁石１６を設け
ればよいが、起動時に予め最大起動トルクが働くように
すると、起動時のロスで最高効率のものが得られない。

従って、界磁マグネット２が少しでも動けば、最大回転
トルクを発生させることができるように、発生トルクに
寄与する導体部４ａ、４ａ’の中心点７．・・・、γ位
置から上記のように時計方向にずらせた位置にコギング
発生用磁石１６を設けるのが望ましい。このように望ま
しくあるべき位置にコギング発生用磁石１６を設けて、
界磁マグネット２のＮｉ　（尚、コギング発生用磁石１
６が界磁マグネット２面にＮｔＭを向けたものであると
きには、界磁マグネット２のＳ　％　）の磁極中心に位
置するようにしてやると、界磁マグネッｌ−２の停止位
置を常にベストの起動位置にあるようにすることができ
る。更にまた、コギング発生用磁石１６は、界磁マグネ
ット２のＮｆＭの中心で常に停止でき、且つ容易に起動
できる大きさ、強さのものを適宜選択して用いることが
必要である。

」二記例では、位置検知素子（磁電変換素子５）が１個
の場合でも自起動できるようにした例を説明したが、位
置検知素子を１個も用いない場合でも、本発明を適用す
れば、自起動できるものである。例えば、上記電機子コ
イル４の内周に同様な形状の逆起電圧を取り出すことの
できるような位置検知用コイルを設けておき、当該ディ
スク型ブラシレスファンモータＦＭが回転した後は、上
記位置検知用コイルの逆起電圧を利用して電機子コイル
４に通電する方法である。上記したように界磁マグネッ
ト２は、コキング発生用（ム石１６に吸引され、該コギ
ング発生用磁石１６が界磁マグネット２のＮ１ｆｆ１の
中間部に必ず対向するので（尚、このとき、上記したよ
うに電機子コイル４は最大起動トルクを発生させること
ができる状態にある）、所定方向の電流を電機子コイル
４に通電してやれば、所定方向の回転トルクが発生し、
所定方向に界磁マグネット２を有する回転子を回転させ
ることができる。

このように位置検知素子が全くない場合でも、上記位置
検知コイルを用いて本発明を適用してやれば、当該ディ
スク型ブラシレスファンモータＦＭを予め定められた方
向に自起動回転できるものとなる。

尚、上記例においては、ディスク型ブラシレスファンモ
ータＦＭを例にとって説明したが、これに限るものでな
く、単にディスク型ブラシレスモータであっても良いこ
とは言うまでもない。またＥｅ１子コイルはプリントコ
イル、所謂シートコイルを用いたものであっても良い。

上記から明らかなように本発明のディスク型フ゛ラシレ
スモータは、（１）コアレスタイプなのでモータの性能
に支障となるようなコキングが発生せず、またコアレス
なので非常に重さの軽いものが得られる、（２）電機Ｐ
コイルが１個なので、位置合せの困荻１［性がなく、電
機子コイルを正しい位置に配設できて、回転バランスの
良いディスク型ブラシレスモータを容易に得ることがで
きる、（３）電機子コイルが１個でも、従来２個必要と
していたものと同じ回転トルクを有する効率の良いディ
スク型ブラシレスモータとなる、（４）電機子コイルが
１個なので、従来のものに比較して、ｔｍｈＡ子コイル
の端子のハンダ付工数を少なくできるので迅速に生産で
きる、（５）位置検知素子が０個又は１個且つ電機子コ
イル１個でも、最も適した位置でコキングを発生させる
ことで、デッド・ポイントをなくしているので自起動で
き、しかも安定した回転を行なわせることができる、（
６）ステータヨーク等を用いずにすむし、又、電機子コ
イルが１個といった具合に部品点数が非常に少ないので
、当該性能の良いディスク型ブラシレスモータを安価に
量産できる、（７）本発明を適用することで、位置検知
素子を全く用いなくても、自起動できしかも回転方向を
設定できるので極めて安価なディスク型ブラシレスモー
タを得ることができる。という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用しようとする一例として示すディ
スク型ブラシレスファンモータの縦断面図、第２図は第
１図のファンモータのケースの斜視図、第３図は第１図
のファン付カップ体の斜視図、第４図は８極の界磁マグ
ネットを用いる場合に使用する本発明の１実施例として
のステータ電機子を形成する電機子コイルの平面図、第
５図は８極の界磁マグネットの下面図である。 ＦＭ・・・ディスク型ブラシレスファンモータ、２・・
・マグネット回転子（界磁マグネット）、６・・・プリ
ント基板、４・・・電機子コイル、５・・・磁電変換素
子（位置検知素子）、　６・・・駆動回路用ＩＣ，９・
・・ディスク型ブラシレスファンモータ用角型ケース、
　９ｂ・・・支柱、１３・・・回転軸、１６・・・コギ
ング発生用磁石。 特許出願人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ、Ｓの磁極を交互に有する８極のマグネット回
   転子と、該マグネット回転子の直径程度の長さの発生ト
   ルクに寄与する導体部の開角が上記マグネットの磁極幅
   と実質的に等しい開角幅に形成された１個の矩形枠状の
   電機子コイルをこの略々中心■ＩＳとマグネット回転子
   の略中心とを一致させて上記マグネット回転子と面対向
   する固定側に固設し、Ｌ配電機子コイルの発生トルクに
   寄与する導体部の上記マグネット回転−ｒと対向する背
   面位置に上記マグネット回転子を設定位置に停止させる
   ためのコキング発生用磁石を設けたことを特徴とする電
   機子コイル１個の１相通電されるディスク型ブラシレス
   モータ。
2. （２）上記電機子コイルの下面にはステータヨークを具
   ｆｉＦＬないことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の電機子コイル１個の１相通電されるディスク型
   ブラシレスモータ。