JPH1169749A

JPH1169749A - モータ構造及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1169749A
Application number: JP9223967A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Suzuki; 譲鈴木; Sakae Fujitani; 栄藤谷; Masaki Kagawa; 正樹加川; Yoshiyuki Aono; 嘉幸青野; Masahito Hata; 将人秦; Kunitake Matsushita; 晋武松下
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-09
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: US6087755A; JP3745884B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ラミネーション構造を用いずに、軽量且つ安価
で、高性能で、電磁ノイズの発生量が小さなモータ構造
及びその突極子の装着方法を提供する。【解決手段】２個のアーマチュアヨーク１の突極２０同
士を重ねて形成した突極部２０’に、集中巻きの固定子
のコイル５を巻回し、突極部の先端にロータマグネット
２と対向する突極子１１を配置せしめたことを特徴とす
るモータ構造。また、ボビン６にコイル５を巻回したコ
イルアッシーを突極部２０’に挿入した後、ボビンの鍔
部で、突極先端部に磁束を収束させる為の突極子２０’
を配設せしめるモータ構造の製造方法と、ボビン鍔部に
は折り曲げ自在な溝又はスリットが配設されており、ボ
ビンアッシーを突極部２０’に挿入後、前記溝又はスリ
ット部を折り曲げて、補強用リブ１００を形成するモー
タ構造の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円筒型のラジアルギ
ャップ型モータの構造及びその突極子の装着方法並びに
ボビンアッシーの強度向上方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、安価で高性能な装置を提供する為
に、一つの装置において、機能に応じた専用のモータを
複数個使用する、いわゆる「セクショナルドライブ」方
式が一般的となってきている。特に、小型ＤＣモータで
は、軽量で、用途に応じて、磁気回路効率を上げてモー
タ効率を上げ、コギングトルクを下げた、電磁発生ノイ
ズが少なく制御性が良いモータが望まれている。この対
策として、コアのスロット数を増加し、一つ一つの磁気
回路長が短くなり磁気効率が上がるようにマグネットの
磁極数を増加し、巻線作業効率を上げるためにコイルを
一つの突極に集中巻することで対応することが一般的で
ある。

【０００３】磁気記憶装置等のスピンドルモータとして
良く用いられている偏平型のアウタロータ型ＤＣブラシ
レスモータでは、コア積層枚数が比較的少ないことか
ら、特願平１−９５９２８号（特開平２ー２７６４４９
号公報参照、以下、従来例と称する）に示す如く、効率
／制御性が良いアーマチュア構造を構成する事が出来
た。即ち、コアの突極部断面積Ａと該突極部を囲む長さ
Ｌを用いて表される断面形状特性係数Ｒ（＝Ｌ2 ／Ａ）
を前記特許出願に記載されている技術を満足させる様に
設定することはその形状性から、至極簡単である。つま
り、突極部断面形状をほぼ正方形に近い形に設定し、突
極部の磁束密度と該突極部に巻回するコイルの抵抗値を
整合（コイル１ターン当たりの抵抗値を小さくする）さ
せ、モータ性能を向上させることが容易に出来た。

【０００４】しかし、プリンタ等のキャリッジ駆動の場
合、比較的大きな機械的出力を必要とする割には、モー
タ実装スペースが少ない為、構造を円筒型とし、コアの
積層枚数を出来るだけ多くして、対応することが多い。
ところで、ＤＣブラシレスモータでは、コア設計におい
て、コイルを納める為の溝部（以後「スロット」と言
う）と磁路を形成する為のヨーク部（コイル集中巻で、
エアーギャップを介して磁石と対抗する部分を以後、
「突極」という）を持った、薄いコアを複数枚積層し、
該コアのスロット部分の必要な箇所に絶縁を施し、コイ
ルを巻回したアーマチュアが一般的な構造である。この
構造は、同一形状のコアを必要枚数だけ軸方向に積層す
るだけで、特性を変えることが出来るので同一形状のコ
アの金型一つあれば、積層枚数により任意にモータ特性
が設定出来る利点がある。又、各コアが電気的に絶縁さ
れており、比較的鉄損が小さい特徴がある。

【０００５】しかし、積層型、いわゆるラミネーション
構造、特に、円筒型ではコアの突極数を多くしたり、マ
グネットの磁極数を上げたりすると、モータ効率が著し
く低下する傾向がある。理由は、円筒型モータにおい
て、機械的出力を上げる為には、コア積層枚数を増やす
必要がある。しかし、この方法は、確かにトルクアップ
に繋がるけれども以下の２点より、コア積層枚数を増や
す割にはモータ特性が上げられない。

【０００６】１）一般的には突極部の磁束密度は磁気飽
和直前まで高くするのが好ましいが、トルクアップの為
に、コア積層枚数を増やせば、ヨーク断面積も増大（断
面積はコア積層枚数に比例する）し、突極部の最適磁束
密度まで上げられない。特に、多極／多スロット構造の
場合には、突極断面積を考慮すると突極部の幅は極狭く
て、良いことになるが、この幅がコア厚に対して狭くな
りすぎ、プレス加工出来なくなる欠点がある。従い、こ
の制約から突極部の磁束密度が最適値まで上げられな
い。２）積層枚数を増やせば、トルクを発生するコイルの有
効線素が長くなるが、その分コイル抵抗値が増大して、
モータ効率を悪化する。特に、細長い断面に巻くコイル
は抵抗値のみ増大して、モータ効率を著しく悪化する欠
点がある。

【０００７】以上のことから、円筒型のラミネーション
構造では、突極部断面形状が必然的に悪化（長辺と短辺
の差が大きい長方形となる）し前述の従来例技術によ
り、突極部の磁束密度と該突極部に巻回するコイルの抵
抗値を整合させることが出来ない。つまり、モータにあ
った最適な磁束密度になる様に、突極部の断面積を決め
ることが出来ない。即ち、ステータ材料にムダが出ると
同時にモータ重量が増大し、且つ、モータ効率が悪化す
る欠点があり改善を必要としていた。更には、磁気記憶
装置用もプリンタ用も近年のノイズ規制等からモータコ
イル転流時に発生する電磁ノイズは有害であり、安価で
且つ確実に抑制する事が望まれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであり、ラジアルギャップの円
筒型モータにおいても、同一形状のコアを軸方向に多数
枚積層する、いわゆるラミネーション構造を用いずに、
軽量且つ安価で、高性能で、電磁ノイズの発生量が小さ
なモータ構造及びその突極子の装着方法を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】インナロータ型では、底
が平らなカップ状の底面の同一円周上に、モータ突極を
持ったアーマチュアヨーク２個を底面が合う様に背中合
わせして、且つ左右のアーマチュアヨークの突極の位置
が周方向でぴったり重なり合う様な位置関係で固定した
突極部に、集中巻したコイルを挿入したモータ構造と
し、断面形状特性が良い（断面形状特性係数が小さい）
突極部形状を構成した。又、突極部の磁束密度を調整す
る為に、前記アーマチュアヨークの底面の間に突極部の
磁束密度が調整できる磁束密度調整ヨークを配設して、
該突極部での磁気飽和をおこさない必要最小限の断面積
化が容易に出来る構成とした。

【００１０】又、前記突極の幅を径方向で一定とし、該
突極毎に、ボビン巻したコイルアッシーを挿入出来るモ
ータ構造とした為、巻線作業が非常に容易で、且つ信頼
性の高い（絶縁が確実に保証された）コイルアッシーを
安価に供給できる様になった。更に、突極先端（エアー
ギャップを介してマグネットと対抗する）部分に、ロー
タマグネットの磁束を収束させる為の突極子を設ける事
により、長軸（円筒）状のロータマグネットでもその磁
束を効率良くコイルに鎖交させることが出来る様になっ
た。結果として、円筒型の多極／多スロット（突極）の
モータにおいても、磁束を飽和させないで、突極部断面
形状特性係数を比較的小さく抑える事が出来、突極部の
磁束密度と該突極部に巻回するコイルの抵抗値の整合性
（コイル１ターン当たりの抵抗値を小さくする）を向上
させ、モータ性能を改善することが出来た。又、突極部
とは別体構造になっている突極子の形状を工夫（溝入、
スキュー等）する事により容易にコギングトルクを制御
することが出来た。更に、コイルをボビン巻したコイル
アッシー毎に、電磁ノイズ吸収用の磁気ソフト材を含ん
だコアを、前記コイルに流れる電流と電磁的に直接鎖交
する様に配設／実装した事により、モータ励磁時に外部
に放出される電磁ノイズを著しく低減させることが出来
た。また本発明では、ボビンにコイルを巻回したコイル
アッシーの補強方法と突極先端に設けられる突極子の装
着並びにこれらの固定方法についても提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。図１及び図２は、本発明の
第１の実施の形態の断面図及び一部破断正面図である。
これらの図に示されるモータは、回転軸方向に長く１極
が着磁され、それが、ロータの円周に沿って１６個着磁
された、いわゆる磁極数１６極のロータと、突極（スロ
ット）数１２個のステータからなるラジアルギャップタ
イプの円筒状インナロータ型３相ＤＣブラシレスモータ
である。先ず、ステータ部を説明する。１は、強磁性体
の金属からなるカップ状のアーマチュアヨークであり、
ほぼ、同一形状の２個のアーマチュアヨーク１は各底面
に一体的に設けられている複数の突極（後で詳述）が周
方向で揃う様に、左右から当接、固定されている。

【００１２】６は突極部（後で詳述）に挿入されている
ボビンであり、コイルの絶縁を確保するため、樹脂で成
形されている。５はボビン６に巻回したコイルである。
コイル５の端末はボビン６の鍔の下部に設けられている
端子（後で詳述）に絡げられ、接続基板８に電気的に接
続されている。接続基板８には、引き出し線１０（本実
施の形態では４本（３相星型結線の３本とその中性線の
４本））を介して必要な電気エネルギーが給電される様
になっている。尚、本実施の形態のボビン６と接続基板
８の間の３０は軟磁性で作られたソフトフェライト製の
コアであり、このコア３０には２つの孔が設けられてお
り、ボビン６の端子に挿入され、ボビン６と基板８のス
ペーサを兼用した電磁ノイズ吸収器になる（詳細後
述）。１１はボビン鍔部でエアギャップを介してロータ
マグネットの磁極と対抗する面に、ロータマグネットの
磁束を収束する為の突極子（詳細後述）である。２つの
カップ状のアーマチュアヨーク１の開口端部には軸受け
３を持ったフランジ４を配設している。

【００１３】次に、ロータ部を説明する。９は回転軸で
あり前述の軸受け３に回転自在に支えられている。回転
軸９にはスリーブ７が圧入されており、スリーブ７の外
周には周方向に１６極に着磁されたロータマグネット２
が接着等により固定されている。従って、エアギャップ
を介して各相のステータのコイル５を適切なタイミング
で順次、励磁すればロータマグネット２はトルクを発生
し、回転軸９から機械的出力を取り出すことが出来る。
尚、駆動については本構造のモータも一般的な３相ＤＣ
ブラシレスモータ（本実施の形態ではセンサレス構造の
モータでありロータ磁極位置検出器は内蔵していな
い。）と同一であるので省略する。

【００１４】図３はアーマチュアヨーク１の拡大斜視図
である。カップ状を呈するその底面に１６個の等ピッチ
の放射状の突極２０が設けられている。突極２０は径方
向で同一幅の形状としている。中心部には図１で示した
様に周方向に微小エアギャップを介してロータマグネッ
ト２を挿入する事が出来る様に、各突極２０の先端を結
んだ線は同一円周上にある。尚、アーマチュアヨーク１
の材質は磁束を良く通す強磁性体が好ましく、プレスの
加工性を考えると金属が良いが、磁気特性を良好にする
為に磁性のソフト材の粉末を含有した樹脂成形品でも良
い。

【００１５】図４はアーマチュアヨーク１を２個、底面
が当接するように固定した斜視図である。図４において
特に、注意したいのは一対のアーマチュアヨーク１の突
極２０の位置関係が同心上で、且つ周方向で整合される
様に配置することである。このことにより、ロータマグ
ネット２は周方向で微小エアギャップを保ち且つ、ボビ
ン６の挿入（後で詳述）を可能にしている。尚、本発明
では、１個のアーマチュアヨーク１の突極２０は単に、
「突極」と呼ぶが、これら突極２０が積層された状態の
全体については「突極部」と呼ぶ。

【００１６】これまでに本発明を、インナーロータ型モ
ータの例で説明したが、本発明はアウタロータ型モータ
にも同じ様に適用出来る。図５にアウタロータ型のアー
マチュアヨークの形状を示した。インナ型との違いはカ
ップ状アーマチュアヨーク１の一端面に付加している突
極２０の折り曲げ方向だけである。即ち、インナロータ
型では円筒カップ内周側（円の中心側）であるのに対し
て、アウタロータ型ではその外周側（中心と反対側）で
ある。図６はアーマチュアヨーク１を２個突極２０が重
なり合う様に配設した状態を示す。アウタロータ型の特
徴は図に示すように、突極２０の径が大きくなる外周側
にせり出（その為に、開放部のピッチが広くなる）し、
該突極部２０’にコイルを巻き易くなる特徴がある。
又、コイルをボビン巻した時にはボビン挿入が非常に容
易となる長所があると同時に、ボビン中のコイル巻回数
を増やす事が出来、モータ特性的にも有利である。理由
はインナロータ型の時とは異なり、アウタロータ型では
ボビンに等脚台形状にコイルを巻回し、コイル幅の小さ
い等脚台形の上底側（短い辺）を突極部２０’に挿入部
する事（図１２参照）が可能であるからである。

【００１７】又、本発明は前記第１の実施の形態のよ
うなロータマグネット磁極数１６、スロット数１２の３
相ＤＣブラシレスモータだけでは無く、相数、ロータマ
グネット磁極数、スロット数もこれに限る物ではない。
特に、本発明のモータは前述した理由で、多極／多スロ
ットのモータに向いている。更に、本発明はＤＣブラシ
レスモータだけでなく、ラジアルギャップ型の突極構造
の同期モータにも同じように適用できる。

【００１８】図７は本発明の第２の実施の形態を示す一
部破断側面図である。第１の実施の形態と異なるのは２
個のアーマチュアヨーク１の底部の間に３枚の金属で出
来た強磁性体製の磁束密度調整ヨーク２４を挿入してい
る点だけである。他は同一であるので同一番号を付与
し、特に、説明の必要の無い箇所の説明は削除した。こ
の磁束密度調整ヨーク２４により突極部２０’の磁束密
度が調整出来る。即ち、第１の実施の形態の様に、一対
のアーマチュアヨーク１で作る突極部２０’の断面積だ
けでは磁束密度が増大しすぎ（断面積が小さすぎ）て飽
和してしまうことがある。磁束密度調整ヨーク２４はこ
の場合に、突極部断面積を実質的に増大させることが出
来、突極部での磁束密度の飽和現象を避けることが出来
る。従って、磁束密度調整ヨーク２４の厚さ及び挿入枚
数は必ずしも本実施の形態の様に、３枚で厚さはアーマ
チュアヨーク１と同一と限る訳ではない。

【００１９】図９は第２の実施の形態に使用した磁束密
度調整ヨーク２４の形状を示す。磁束密度調整ヨーク２
４はアーマチュアヨーク１の底面と同一形状であり、該
アーマチュアヨーク１と同心を取り、且つ各突極２０が
周方向で合うようにアーマチュアヨーク１に固定され
る。つまり、アーマチュアヨーク１の突極２０と磁束密
度調整ヨーク２４の突極２０が軸方向で積層（加算）さ
れるので、その分実質の突極部断面積が増大する。尚、
本実施の形態の磁束調整ヨーク２４は１．２ｍｍ厚の冷
間圧延鋼板をプレス抜きしたものである。又、図８に
は、磁束密度調整ヨーク２４をアーマチュアヨーク１の
底部外側に挟み込む代わりに、各カップ状アーマチュア
ヨーク１の開口面（フランジ４を付加する側）から、ア
ーマチュアヨーク１の内径よりやや小さい径の磁束密度
調整ヨーク２４を、必要枚数（本実施の形態では各一枚
づつ合計２枚）、アーマチュアヨークの底部内周面に配
設して、突極部２０’の断面積を実質的に増加させたも
のである。

【００２０】尚、磁束密度調整ヨーク２４の一枚当たり
の厚さが薄い物、且つ一枚一枚絶縁した物を使用した方
が渦電流損が少なくなることは当然であり、磁束密度調
整ヨーク２４を軟磁性材の粉体を混ぜた樹脂成形品で構
成することも可能である。

【００２１】図１０は樹脂成形したボビン６を示す。ボ
ビン６は突極部２０’が挿入される中央部の角穴６０
と、両端に長さの異なる鍔６１、６２を持った形状であ
る。長い鍔６２は本実施の形態ではロータマグネット対
向面側であり、その下端部にはコイル絡げ用の端子２１
が挿入されている。又、図１１はボビン６にコイル５を
巻回した、コイルアッシーの状態を示す図である。２カ
所のコイル端２２は端子２１にその端末を絡げ、２３に
示す部分で半田上げ出来るので、本構造のボビンを使用
する事により、巻線から半田上げまでが一貫工程として
構成が可能となり、検査／組立性が向上し、非常に手離
れが良くなる。

【００２２】次に、図１３は図１１に示すコイルアッシ
ーのボビン６の、エアギャップを介してロータマグネッ
ト２に対向する面で、ボビン６の鍔部に突極子１１を配
設固定した、いわゆるヨークアッシーの斜視図である。
図１１に示すコイルアッシーとの違いは突極子１１が付
加されている点だけであるので、同一部品は同一番号が
付与されている。図１３における１１’は突極子１１を
ボビン６の鍔に熱カシメで固定したカシメ部を示してい
る。尚、突極子１１のボビン６への固定は接着等でも良
いし、インサートモールドでも良いし、突極子を折り曲
げても良い。又、突極子１１の中心部の角穴６０は突極
部２０’に挿入する穴を示しており、これらの磁気的結
合は本実施の形態では嵌合により行われているが、これ
に限る訳ではなく溶接、カシメでも良い。更に、図１３
では突極子１１は平面状であり、且つボビン６の鍔部６
２の幅Ｐと突極子１１の幅Ｑが等しい場合を示している
が、最大部のコイル巻き上げ幅Ｒを含めてこれらＰ、Ｑ
の寸法を突極２０のピッチＣ（図３及び図５参照）と等
しいか、小さくすることにより、インナロータ型の為
に、入り口が狭くなる内周側からでもコイルアッシーを
突極部２０’に挿入する事が可能となる。前述した通
り、アウタロータ型の場合にも同様な制約条件がある
が、コイルアッシーは入り口が広く且つ開放された、外
周側から挿入することが出来る点で、インナロータ型と
比較して挿入が容易であると同時にコイル巻回数も増大
させる事が出来る（図１２参照）。

【００２３】図１４は突極子１１に溝３０１及びスリッ
ト３００を付加した実施例である。この溝３０１／スリ
ット３００により、ロータ磁極面に対向し、交番磁界が
かかる突極子１１に生じる渦電流を遮断し、渦電流損を
低減する事が出来る。溝３０１（図では一本）は、突極
２０に嵌合する角穴部に対し、同心円状に流れる渦電流
を遮断する効果がある。又、スリット３００（図では６
本）は突極子１１の面積の広い上辺、下辺部に循環する
渦電流を遮断するのに効果がある。溝３０１とスリット
３００は同時に設けないで、渦電流損低下に効果の有る
方一つだけを採用しても良い。又、図２３で述べる帯状
の突極子１１の必要な箇所に、溝／スリットを設けても
同様の効果が有る。尚、溝３０１及び、スリット３００
を配置する場所、数、及び形状（幅と長さ）は図１４に
限るわけではなく、ロータマグネットからの磁束の収束
には効果があり（妨げず）、且つ突極子１１に流れる渦
電流を効果的に遮断するものであれば良い。

【００２４】図１５はコイルアッシーの別の実施の形態
を示す斜視図である。図１４に示すものと異なる点は突
極子１１が平面状ではなく曲率を持った曲面形状である
点である。このことにより、突極子１１が平面状の図１
４に示すものと比較して、同一突極子１１形状（面積）
の場合、平均エアギャップ長が等価的に狭くなり、ロー
タマグネット２の磁束収束率を向上させる事が出来る。

【００２５】図１６から図１８にコイルアッシーの別の
実施形態を示すが、図１３乃至１５と同じ部分には同じ
符号を付し、その説明は省略するこの実施の形態では、
特に、突極子１１の形状を工夫して、コギングトルクを
改善（小さく）する事を目的としている。図１６はコギ
ングトルク改善の第１の突極子の実施の形態である。突
極子１１の形状を長方形ではなく平行四辺形にする事に
より磁気的スキューを形成している。平行四辺形の突極
子とする事により、周方向のパーミアンスを少しづつ変
化させることが出来るのである。図１７はコギングトル
ク改善の第２の突極子の実施の形態である。長方形の突
極子１１から対角線上にある２箇所のコーナを三角形状
に切り落とす事により、図１６に示すものと同じ様に周
方向のパーミアンスを少しづつ変化させている。図１８
はコギングトルク改善の第３の突極子の実施の形態であ
る。長方形の突極子１１から対角線上にある２箇所のコ
ーナを四角形状に切り落とす事により、図１７に示すも
のと異なり周方向のパーミアンスを段階的に変化させて
いる。尚、コギングトルクを小さくする為の、突極子１
１の形状はこれらに限る物ではない。又、コギングトル
ク低減には、突極子１１にはスキューを付けず（図１
３、１４、１５、１９、２２の構成）、ロータマグネッ
ト２の着磁でスキューを付け（図３２参照）ても同様の
効果がある。

【００２６】次に、図１９もコイルアッシーを示した斜
視図である。図の突極子１１は長方形であり、図１３の
コイルアッシーとほとんど同じである。異なる点はボビ
ンの幅Ｓと突極子１１の幅Ｔが、Ｔ＞Ｓの関係である。
インナーロータ型の場合には、前述した通り、Ｓ＜Ｔ＜
Ｃの関係でないとコイルアッシーとした場合には、突極
部に挿入できないことは当然であるが、突極子１１にス
キュー等を設けたＣ＜Ｔの場合には、コイルアッシーを
突極部２０に実装してから後、突極子１１は突極部２０
に挿入固定するが、このことについては後述する。図２
２は図１９に示すものの突極子１１において、該突極子
１１の長手（軸）方向に補強用リブ１００を付した斜視
図である。本発明に係るモータ構造では、突極子１１は
概ね軸方向の長さが長く、長方形になる。その為、突極
子１１は長手方向（軸方向）の剛性が、ボビンを含めて
低くなり、ロータマグネット２の磁気吸引力により変形
が起き、最悪時には該突極子１１は、ロータマグネット
と接触してしまう不具合となる場合がある。これを避け
ようするとエアギャップ長を該突極子１１の変化量を見
込んで大きく設定する必要があるが、これはモータ特性
上好ましくない。したがって、図２２に示すように、突
極子１１にリブ１００を付加して剛性を上げることはこ
の対策として非常に有効である。

【００２７】尚、Ｔ＞Ｃ＞Ｓの場合には、先ず、コイル
アッシーを突極部に挿入した後、突極部先端に突極子１
１を挿入固定する事により突極子１１の実装が可能とな
る。この場合には一例として、図１１に示す様な構成の
コイルアッシーを突極部２０に挿入した後、突極子１１
をボビン鍔部の突起により、熱カシメ等により固定す
る。図２２において、この熱カシメの箇所を１１’とし
て示している。

【００２８】図２０は図１６と図１８の特徴を複合して
用いた実施の形態を示している。図２２の隣接する突極
子１１間のギャップＸを、図１６に示すものと比較し
て、狭く設定出来ることを特徴としている。尚、隣接す
る突極子１１の間隔Ｘはあまり狭すぎては隣の突極子１
１に磁束が漏洩してモータ特性悪化を招く。従い、この
Ｘはエアーギャップの２〜５倍程度に設定するのが好ま
しい。勿論、図の様にスキューを付けてもよいが、付け
なくても良い。スキューを付けない場合には、突極子１
１の形状を平行四辺形から長方形にすれば良い。

【００２９】図２１は機能的には図２０に示すものと同
一であるが、突極子１１をコイルアッシーの状態で実装
出来る様に、３つに分割している点が特徴である。つま
り図１７の形態のヨーク全体構造と２つの三角形の補助
突極子２５（図のハッチング部）で等価的に、図２０の
突極子１１を構成したことである。この分割により、先
ず、コイルアッシーでの挿入を完了させておいて、その
後、２つのボビンの鍔部を跨る補助突極子２５を配設す
る事ができる。尚、２６部は突極子１１と補助突極子２
５を勘合させる部分である。又、２つのボビンの鍔部を
跨る補助突極子２５はボビン鍔部の突起３１により熱カ
シメ等により固定される。

【００３０】更に図２３は突極子１１の更に別の実施の
形態である。図２３の突極子１１は一枚の帯状の板に、
複数（モータ突極数）の突極部挿入用角穴４０のパーミ
アンス調整用磁気的溝４１を交互に配設したものであ
る。本実施の形態では図１の第１の実施の形態と同様
に、突極数１２個用のものであって、その長さは３６０
度分であるので１枚で足りる。勿論、作業性によっては
２分割の帯状突極子１１としても良い。又、パーミアン
ス調整用の溝の端面までの距離Ｚ（図２３参照）は磁気
特性から出来る限り狭い方が良いが、機械的加工の制限
から板厚０．５ｍｍ程度の場合には、エアギャップの２
倍（０．５〜１．０ｍｍ）程度にするのが好ましい。コ
イルアッシー挿入後、この帯状突極子１１を円筒状にし
て各突極部２０に順次挿入固定するだけで突極子１１の
実装が完了する。

【００３１】図２４はこの突極子１１を装着したものを
平面展開した図である。この突極子を採用する事によ
り、個別の突極部２０に一個一個突極子１１を実装する
場合と比べてその作業性は格段に向上する。尚、帯状突
極子１１の連結部（図のＺ寸法が大きく）のパーミアン
スが問題となる場合には実装後、磁気的に遮断するため
に切り落としても良い。

【００３２】図２５、２６はボビンの機械的強度（剛
性）を向上させるための説明図である。図２２で突極子
１１がロータマグネット２に吸引される不具合について
説明したが、ボビン６での対策を図２５、２６で説明す
る。図２５は図１０のボビン６の突極子１１を配設する
側の鍔部に補強用リブを軸方向に延長させた図を示す。
図の波線は該リブの折り曲げ用溝を示し、ここでリブを
折り曲げることが出来るような構造になっている。折り
曲げたリブの穴は突極子１１と反対側のボビン鍔部に設
けられた凸部とハメ合わされる様になっている。図２６
は図２５のボビン６にコイル５を巻回し、更に突極子１
１を折り曲げ用溝部で折り曲げた図を示している。リブ
の先端形状は円弧状になっており、アーマチュアヨーク
１に実装された時、該円弧が前記アーマチュアヨーク１
の円筒部の内周面に接触／固定する事が出来る構造であ
る。このリブの折り曲げにより、ボビン６の機械的強度
（剛性）を著しく向上する事が出来る。結果として、ボ
ビン６が樹脂材であってもボビン鍔部に固定されている
突極子１１がロータマグネット２の吸引力に負けない強
度をもつことになる。尚、補強用リブの形状はこれに限
ることなく周方向に設けたものでも良い。

【００３３】図２７は、図２８に示すソフトフェライト
材で出来た有孔コア３０をボビン６のピンに挿入した図
であり、該コア３０とコイル電流が電磁気的に鎖交しあ
い、発生電磁ノイズの低減を図っている。

【００３４】図２７に於いて、ソフトフェライト材で出
来たコア３０には二つの孔を設け、孔径と孔間ピッチを
以下の条件に設定し、ボビン６と接続基板８のスペーサ
の機能を兼ねさせている。つまり、Ｈ＜Ｗ且つＵ≒Ｖである。但し、Ｈは半田からげ部の最大径、Ｗはコア３
０の孔径、Ｕはボビンに挿入されているピン間ピッチ、
Ｖはコア３０の孔間ピッチを示す。尚、図２７の２００
はコア３０をピン２１に挿入した時、コイル端２２が通
る為の溝を示している。

【００３５】図２９は更に別の実施の形態を示す斜視図
である。電磁ノイズの抑制能力を上げるには電流と鎖交
する軟磁性材のコアが長い方が有利である。つまり長い
コア程ノイズ抑制効果があると言える。図２９はこのこ
とを利用したもので、言って見れば、ボビン６の鍔部全
体を軟磁性材を含んだ樹脂で成形し、ノイズ抑制用コア
としたものである。該ボビンのピン２１のコイルを絡げ
る側と、接続基板８に接続する側を変える事により、ボ
ビン６の鍔の長手方向を利用して、コイルを流れる電流
と直接電磁的に鎖交させている。勿論この際、ボビン６
の鍔部はソフトフェライトの粉末を含有した樹脂である
必要が有る。当然鍔部のみではなくボビン全体をソフト
フェライト等の磁性粉末を含有した樹脂で成形すれば、
モータ特性も向上し前述に効果により、電磁ノイズ抑制
の効果も同時に持たせる事が出来る。

【００３６】図３０は図２９の更にノイズ抑制効果を向
上させた、別の実施の形態を示す斜視図である。図３０
はボビン６の鍔部を用いる点では図２９と同じである
が、図３０は端子２１に繋がるピン２１’をＵ字型に折
曲しており、コイルを絡げる側と基板９への挿入側が同
一方向としている。このように構成することによって、
コイル電流とコアの電磁的に鎖交する長さを図２９に示
すものと比べて、更に倍長くすることが出来る。勿論、
図２７、２９、３０の実施の形態に合わせて、更に、接
続基板８上に電磁ノイズ吸収用の部品（例えば、コンデ
ンサやバリスタ等）をコイル両端に電気的に接続する様
にすれば、ノイズ抑制効果を更に、高める事が出来る。
又、許容出来る発生電磁ノイズレベルが高い場合には、
全てのボビンに実装せずに、一個飛びに実装したり、相
毎に一個として、実装するコアの数を減らしても良い。

【００３７】最後に、速度検出器を内蔵し、高分子材料
からなる樹脂にてアーマチュアヨークとコイルアッシー
を一体モールドしたモータの構成について述べる。図３
３はその半断面図を示す。速度検出器部以外は図１と同
じであり、同一の番号を付けており、特に説明の必要が
ない部品については説明を省略した。２はロータマグネ
ットであり、その端面には、図３１で示したように界磁
部同様に本実施の形態では１６極に着磁されている。８
は接続基板で樹脂（絶縁）性の基板の上に、エッチング
等により銅泊で電気回路を形成した物であり、図１で
は、コイル５の接続とコイル５への給電を行う電気回路
が形成されている。５００は電磁変換素子（ホール素子
又は電気抵抗素子等である）でロータマグネット２の端
面から微小ギャップＫ（Ｋは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ）
だけ離れて、接続基板８に半田付等により固定され、必
要な電気回路が構成されている。このことにより非接触
で速度検出器が構成出来る。尚、電磁変換素子５００の
ロータマグネット回転中心（図のＯ）に対する半径Ｊは
ロータマグネット２の外径より小さく設定し、好ましく
は、ロータマグネット２の厚さ方向の真ん中程度が良
い。又、６００はモールド樹脂を示し、この樹脂にてア
ーマチュアヨーク１とコイルアッシー６’を一体化して
いる為、部品精度の確保と取扱いが容易となっている。

【００３８】図３４は、接続基板８上に電磁変換素子５
００を配置した状態を示した回路パターン例を示した平
面図である。但し、図はコイル５の接続及びコイル５へ
の給電パターンは示されていない。回路は２つの抵抗器
を通して電磁変換素子５００に給電を行う。本実施の形
態では、給電は＋ＩＮの端子に直流の＋電圧側を接続
し、−ＩＮ端子に−電圧側を接続する。又、速度検出器
出力（本実施の形態では８ＰＰＲの分解能）は端子＋Ｏ
ＵＴと−ＯＵＴから取り出される。

【００３９】速度検出器は上記の構成のみならず、ロー
タマグネット２の端面の一箇所のみ突出（例えばＮ／Ｓ
一対分に相当する量）させて、この突起が電磁変換素子
５００と対向する度に大きな電気出力を発生させても良
く、勿論、接続基板８に電磁変換素子ではなく、エッチ
ングでコイルを成形しておいて、このコイルから電気出
力信号を取り出す、いわゆるＦＧ（Frequency Generato
r ）を構成しても良い。

【００４０】以上、本発明を上述の実施の形態により説
明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が
可能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排
除するものではない。

【００４１】

【発明の効果】本発明により、ラジアルギャップの円筒
型モータにおいても、従来の扁平型のアウターロータ型
ＤＣブラシレスモータの様に固定子を数枚積層して構成
したものと同じように、断面形状特性係数を小さくする
ことができる。従って、突極部の磁束密度を調整して、
該突極部に巻回するコイル抵抗値を小さく設定出来るの
で、必要最小限の材料となり軽量で且つモータ効率を向
上させることが出来る。又、請求項２又は請求項４の発
明では、構造的にコイルをボビン巻する事が可能とな
り、巻線と組立の作業性が著しく向上する。

【００４２】請求項５の発明では、空間磁束密度分布
を、突極部先端に配置する突極子形状により調整する事
ができ、コギング／トルクリップルを改善（低減）する
ことが出来る。本発明に係るモータ構造では、突極子は
概ね軸方向の長さが長く、長方形になる。この為、突極
子は長手方向（軸方向）の剛性が、ボビンを含めて低く
なり、ロータマグネットの磁気吸引力により変形する場
合があり、最悪時には該突極子は、ロータマグネットと
接触してしまう不具合が起きることが有る。これを避け
ようするとエアギャップ長を該突極子の変化量を見込ん
で大きく設定する必要がある。これはモータ特性上好ま
しくない。したがって、請求項６に記載の発明は、突極
子の剛性を上げる為にリブを設けたものであり、この対
策として非常に有効である。

【００４３】請求項７の発明では、ヨークの構造と２つ
の三角形の補助突極子で等価的に、３つのコイルアッシ
ーに跨る突極子を構成しても組立て可能となり、コギン
グ量の低減等の突極子による対策を容易に行なうことが
出来る。請求項８の発明では、複数個の突極子を１枚の
板から打ち抜くので、モータ構造の大量生産に向く。請
求項９及び１０の発明では、突極子に設けられた溝又は
スリットで、渦流損失が低減でき、モータ効率を向上さ
せることが出来る。請求項１１の発明では、突極子にス
キューが形成されているので、コギングが少なく起動特
性に優れたモータ構造が得られる。

【００４４】請求項１２及び１３に記載の発明では、ア
ーマチュアヨークが円筒状部分を含んでいるので、その
端縁からは、外側にも内側にも突極を突出させることが
でき、本発明のアーマチュアーヨークは、インナーロー
タ型のモータ構造のみならず、アウターロータ型のモー
タ構造への適用が出来る。また、請求項１４の発明は、
アーマチューヨークが円筒状部分を含んでいるので、軸
受を保持したフランジを円筒状部分の端縁部分に、特別
なフランジ固定構造を設けることなく、取り付けること
が出来る。

【００４５】請求項１５では、突極間に磁束密度調整ヨ
ークを間挿出来るので、磁気飽和が発生することなく、
モータを円滑に動作させることが出来る。更には又、請
求項１６の発明では、各ボビン毎に電磁ノイズ抑制用の
コアを該コイル電流と磁気的に鎖交するように配置／固
定する事により、コイル転流時に発生する電磁ノイズを
著しく低減する事が出来る。請求項１７の発明では、回
路基板でコイルの必要な結線を行うことが出来るほか、
速度検出器もこれに組み込むことが出来るので、モータ
構造をコンパクトに構成することが出来る。

【００４６】請求項１８では、ボビンにコイルを巻回し
たコイルアッシーを突極部に挿入した後、ボビンの鍔部
で、突極先端部に磁束を収束させる為の突極子を配設せ
しめるので、複雑な固定子の組立も、簡単に組み立てる
ことが出来る。請求項１９の発明では、ボビン鍔部には
折り曲げ自在な溝又はスリットが配設されており、コイ
ルを巻回したボビンを突極部に挿入後、前記溝又はスリ
ット部を折り曲げて、リブを形成することが出来るの
で、前記ボビンの剛性を向上させることが出来るほか、
複雑な固定子の組立も、簡単に組み立てることが出来
る。請求項２０では、ステータコイルアッシーと突極子
を挿入した後、高分子材料からなる樹脂にて一体化モー
ルドする為寸法精度が安定すると同時に取扱いが容易と
なり、信頼性と作業性の向上を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施形態を示す側断面
図である。

【図２】図２は、本発明の実施の形態の一部を破断して
示した正面図である。

【図３】図３は、アーマチュアヨークを示す斜視図であ
る。

【図４】図４は、２つのアーマチュアヨークを重ねた状
体を示す斜視図である。

【図５】図５は、アーマチュアヨークの別の実施の形態
を示す斜視図である。

【図６】図６は、図５に示すアーマチュアヨークを２つ
重ねた状体を示す斜視図である。

【図７】図７は、磁束密度調整用ヨークを突極間に挟ん
だ状態を示す側面図である。

【図８】図８は、磁束密度調整用ヨークの他の実施例を
示す一部破断側面図である。

【図９】図９は、磁束密度調整用ヨークの正面図であ
る。

【図１０】図１０は、ボビンの斜視図である。

【図１１】図１１は、図１０のボビンにコイルを巻回し
た斜視図である。

【図１２】図１２は、アウターロータ型に適用出来るコ
イルアッシーの正面図である。

【図１３】図１３は、コイルアッシーに突極子を装着し
た状態を示す斜視図である。

【図１４】図１４は、突極子に溝とスリットを形成した
状態を示す斜視図である。

【図１５】図１５は、コイルアッシーの別の実施の形態
を示す斜視図である。

【図１６】図１６は、突極子にスキューを形成した状態
を示す斜視図である。

【図１７】図１７は、突極子にスキューを形成した状態
を示す別の斜視図である。

【図１８】図１８は、突極子にスキューを形成した状態
を示す別の斜視図である。

【図１９】図１９は、コイルアッシーの別の実施の形態
を示す斜視図である。

【図２０】図２０は、スキューを付した複数の突極子を
併設した状態を示す展開図である。

【図２１】図２１は、補助突極子を設けた例を示す展開
図である。

【図２２】図２２は、フランジを設けた突極子を示す斜
視図である。

【図２３】図２３は、１枚の板に複数個の突極子を構成
した状態を示す展開図である。

【図２４】図２４は、図２３の突極子を実装した状態を
示す展開図である。

【図２５】図２５は、ボビンの別の形態を示す斜視図で
ある。

【図２６】図２６は、ボビンの更に別の形態を示す斜視
図である。

【図２７】図２７は、電磁ノイズ吸収用のコアをコイル
に装着した状態を示す側面図である。

【図２８】図２８は、電磁ノイズ吸収用のコアを示す斜
視図である。

【図２９】図２９は、電磁ノイズ吸収用構造を示す斜視
図である。

【図３０】図３０は、別の電磁ノイズ吸収用構造を示す
斜視図である。

【図３１】図３１は、ロータマグネットの斜視図であ
る。

【図３２】図３２は、磁極にスキューを付したロータマ
グネットの斜視図である。

【図３３】図３３は、接続基板近辺に速度検出器を設け
ア−マチュアヨークとコイルアッシーを一体化モールド
した状態を示す側面図である。

【図３４】図３４は、電磁変換素子を装着した接続基板
を示す正面図である。

【符号の説明】

１・・・・・アーマチュアヨーク２・・・・・ロータマグネット３・・・・・軸受け４・・・・・フランジ５・・・・・コイル６・・・・・ボビン６’・・・・角穴７・・・・・スリーブ８・・・・・接続基板９・・・・・回転軸１０・・・・・引き出し線１１・・・・・突極子１１’・・・・かしめ部２０・・・・・突極２０’・・・・突極部２１・・・・・端子２１’・・・・ピン２２・・・・・コイル端２３・・・・・半田上げ部分２４・・・・・磁束密度調整ヨーク２５・・・・・補助突極子３０・・・・・コア４０・・・・・突極部挿入用角穴４１・・・・・溝６０・・・・・角穴６１・・・・・鍔６２・・・・・鍔１００・・・・・補強用リブ２００・・・・・溝３００・・・・・スリット３０１・・・・・溝５００・・・・・電磁変換素子６００・・・・・樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加川正樹静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ミネベア株式会社開発技術センタ−内 (72)発明者青野嘉幸静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ミネベア株式会社開発技術センタ−内 (72)発明者秦将人静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ミネベア株式会社開発技術センタ−内 (72)発明者松下晋武静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ミネベア株式会社開発技術センタ−内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端面に軸受を形成したフランジを持ち、
軟磁性材からなる複数個の放射状方向に配置された突極
部を有する円筒型ラジアルギャップ型モータのモータ構
造において、円筒状部分と該円筒状部分の一方の縁端周囲に放射方向
に複数個の突極を形成したアーマチュアヨークを有し、
２個の前記アーマチュアヨークの突極同士を重ねて形成
した突極部に、集中巻きの固定子側コイルを巻回したこ
とを特徴とするモータ構造。
【請求項２】突極部毎に挿入するコイルは、ボビンに導
線を巻回したコイルアッシーであることを特徴とする請
求項１に記載のモータ構造。
【請求項３】両端面に軸受を形成したフランジを持ち、
軟磁性材からなる複数個の放射状方向に配置された突極
部を有する円筒型ラジアルギャップ型モータのモータ構
造において、円筒状部分と該円筒状部分の一方の縁端周囲に放射方向
に複数個の突極を形成したアーマチュアヨークを有し、
２個の前記アーマチュアヨークの突極同士を重ねて形成
した突極部に、集中巻きの固定子側コイルを巻回し、突
極部の先端にロータマグネットと対向する突極子を配置
せしめたことを特徴とするモータ構造。
【請求項４】突極部毎に挿入するコイルは、ボビンにコ
イルを巻回すると共に鍔部のロータマグネットと対抗す
る面に、磁束を収束させる為の突極子を一体的に配設し
たコイルアッシーであることを特徴とする請求項３に記
載のモータ構造。
【請求項５】ボビン鍔部の突極部に配設される突極子の
形状は概ね四角形であり、その短手の長さが、対応する
ボビンの鍔部の長さより長いことを特徴とする請求項３
に記載のモータ構造。
【請求項６】突極子の長手方向には補強用のリブ部を設
けたことを特徴とする請求項３に記載のモータ構造。
【請求項７】突極子に隣接して、ボビンの鍔部を跨る補
助突極子を設けたことを特徴とする請求項３に記載のモ
ータ構造。
【請求項８】複数の突極部挿入穴とパーミアンス調整用
溝を周方向に一連に設けた帯状の突極子を、各突極部先
端に挿入してなることを特徴とする請求項３に記載のモ
ータ構造。
【請求項９】突極子には渦電流低減用の溝が設けられて
いることを特徴とする請求項３に記載のモータ構造。
【請求項１０】突極子には渦電流低減用のスリットが突
極子の長手方向に設けられていることを特徴とする請求
項３に記載のモータ構造。
【請求項１１】各突極子にはスキューが形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ構造。
【請求項１２】アーマチュアヨークの突極は前記円筒の
内周側に形成されていることを特徴とする請求項１又は
請求項３に記載のモータ構造。
【請求項１３】アーマチュアヨークの突極は前記円筒の
外周側に形成されていることを特徴とする請求項１又は
請求項３に記載のモータ構造。
【請求項１４】重ねて配置された２個のアーマチュアヨ
ークの突極のない縁端面の各々には、円形のフランジが
取り付けられ、該フランジの中心部には軸受けが配置さ
れていることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載
のモータ構造。
【請求項１５】重ね合わされるアーマチュアヨークの間
に磁束密度調整ヨークを挿入することを特徴とする請求
項１又は請求項３に記載のモータ構造。
【請求項１６】コイル引出線端部には電磁ノイズ吸収用
の軟磁性材を含んだコアを前記コイルに流れる電流と直
接電磁的に鎖交するように配置、実装したことを特徴と
する請求項１又は請求項３に記載のモータ構造。
【請求項１７】コイル引出線端部にはコイルを接続する
為の回路基板を配し、該回路基板に速度検出器の構成部
品の一部を搭載し、且つロータマグネット端面の磁極を
用いて電磁気的に速度検出器を構成することを特徴とす
る請求項１又は３に記載のモータ構造。
【請求項１８】ボビンにコイルを巻回したコイルアッシ
ーを突極部に挿入した後、ボビンの鍔部で突極先端部
に、磁束を収束させる為の突極子を配設せしめることを
特徴とする請求項３記載のモータ構造における突極子の
装着方法。
【請求項１９】ボビン鍔部には折り曲げ自在な溝又はス
リットが配設されており、前記溝又はスリット部を折り
曲げて、前記ボビンの剛性を向上させることを特徴とす
る請求項３記載のモータ構造におけるボビンアッシーの
強度向上方法。
【請求項２０】アーマチュアヨークとコイルアッシーを
高分子材料からなる樹脂を用いて、モールド成形にて一
体化したことを特徴とする第１項並びに第３項記載のモ
ータ構造。