JP2003032982A - 冷却ファンモータ - Google Patents
冷却ファンモータInfo
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- JP2003032982A JP2003032982A JP2001207234A JP2001207234A JP2003032982A JP 2003032982 A JP2003032982 A JP 2003032982A JP 2001207234 A JP2001207234 A JP 2001207234A JP 2001207234 A JP2001207234 A JP 2001207234A JP 2003032982 A JP2003032982 A JP 2003032982A
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- magnet
- magnetic pole
- coil
- peripheral surface
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造が簡単で出力の高く、小型の電子部品を
効率的に冷却するのに適したファンモータを提供する。 【構成】 円筒形状に形成されるとともに少なくとも外
周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁され回転
中心を中心として回転可能なマグネットを備え、マグネ
ットの軸方向にコイルを配置し、コイルにより励磁され
マグネットの外周面に対向する外側磁極部と、コイルに
より励磁されマグネットの内周面に対向し中空柱形状の
内側磁極部と、マグネットの内径部にマグネットと一体
的配置されたファンとを備える。
効率的に冷却するのに適したファンモータを提供する。 【構成】 円筒形状に形成されるとともに少なくとも外
周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁され回転
中心を中心として回転可能なマグネットを備え、マグネ
ットの軸方向にコイルを配置し、コイルにより励磁され
マグネットの外周面に対向する外側磁極部と、コイルに
より励磁されマグネットの内周面に対向し中空柱形状の
内側磁極部と、マグネットの内径部にマグネットと一体
的配置されたファンとを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超小型に構成した
冷却ファンモータに関する。
冷却ファンモータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子部品や装置等を冷却したり、
あるいは放熱を促進したりするために、空気流や空気循
環を発生させるものとして、軸流ファンモータが用いら
れており、その構造は例えば、特開平06-141507にて公
開されている。また機器の小型化への要望により該ファ
ンモータの更なる小型化が望まれている。
あるいは放熱を促進したりするために、空気流や空気循
環を発生させるものとして、軸流ファンモータが用いら
れており、その構造は例えば、特開平06-141507にて公
開されている。また機器の小型化への要望により該ファ
ンモータの更なる小型化が望まれている。
【0003】以下、図16を参照しながら従来例につい
て説明する。図16は軸流ファンモータが適用された直
流ブラシレスファンモータを示す断面図である。101
はフレームで、102は電子部品を搭載した駆動回路基
板である。駆動回路基板102は、ステータヨーク板1
03、絶縁シート104とともにフレーム101に取付
けられている。105はステータコイルで、空心状に巻
回されていて、絶縁シート104上に複数個対称状に配
置されて接着固定されている。ステータコイル105の
図示しない引き出し部は駆動回路基板102の図示しな
い端子部に接続されている。
て説明する。図16は軸流ファンモータが適用された直
流ブラシレスファンモータを示す断面図である。101
はフレームで、102は電子部品を搭載した駆動回路基
板である。駆動回路基板102は、ステータヨーク板1
03、絶縁シート104とともにフレーム101に取付
けられている。105はステータコイルで、空心状に巻
回されていて、絶縁シート104上に複数個対称状に配
置されて接着固定されている。ステータコイル105の
図示しない引き出し部は駆動回路基板102の図示しな
い端子部に接続されている。
【0004】円筒状の羽根保持部106の外周部には複
数枚の羽根107が一体に形成されている。羽根保持部
106の内周側には、ロータヨーク108を介してロー
タマグネット109が固着されている。また、羽根保持
部106の中心部には回転軸110が固設されていて、
軸受111、112を介して、フレーム101に回転可
能に支持されている。
数枚の羽根107が一体に形成されている。羽根保持部
106の内周側には、ロータヨーク108を介してロー
タマグネット109が固着されている。また、羽根保持
部106の中心部には回転軸110が固設されていて、
軸受111、112を介して、フレーム101に回転可
能に支持されている。
【0005】不図示の外部の電源回路から電源が供給さ
れ駆動回路基板102を介してステータコイル105に
通電がなされると、ステータコイル105とロータマグ
ネット109との間に磁気的相互作用が生じて、羽根保
持部106が回転作動を開始する。従って、羽根保持部
106と一体の複数枚の羽根107が回転して、軸線方
向に空気流が形成される。
れ駆動回路基板102を介してステータコイル105に
通電がなされると、ステータコイル105とロータマグ
ネット109との間に磁気的相互作用が生じて、羽根保
持部106が回転作動を開始する。従って、羽根保持部
106と一体の複数枚の羽根107が回転して、軸線方
向に空気流が形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の場合コイルから発生する磁束は図16でマグネッ
トが発生する回転力の中心はモータの外径からLだけ離
れた位置となるのでモータの大きさの割には発生するト
ルクは小さくなってしまう。またこのモータの中心部は
コイルやマグネットが占有してしまっているので、空気
流が発生するのはモータ部の外側の部分だけであり、小
型の電子部品を効率的に冷却することができない。
来例の場合コイルから発生する磁束は図16でマグネッ
トが発生する回転力の中心はモータの外径からLだけ離
れた位置となるのでモータの大きさの割には発生するト
ルクは小さくなってしまう。またこのモータの中心部は
コイルやマグネットが占有してしまっているので、空気
流が発生するのはモータ部の外側の部分だけであり、小
型の電子部品を効率的に冷却することができない。
【0007】したがって、本発明の目的は、製造が簡単
で出力の高く、小型の電子部品を効率的に冷却するのに
適したファンモータを提供する事である。
で出力の高く、小型の電子部品を効率的に冷却するのに
適したファンモータを提供する事である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本出願に係る第1の発明の冷却ファンモータは、円
筒形状に形成されるとともに少なくとも外周面が周方向
に分割して異なる極に交互に着磁され回転中心を中心と
して回転可能なマグネットを備え、該マグネットの軸方
向にコイルを配置し、前記コイルにより励磁され前記マ
グネットの外周面に対向する外側磁極部と、前記コイル
により励磁され前記マグネットの内周面に対向し中空柱
形状の内側磁極部と、前記マグネットの内径部に該マグ
ネットと一体的配置されたファンとを備えた事を特徴と
するものである。
に、本出願に係る第1の発明の冷却ファンモータは、円
筒形状に形成されるとともに少なくとも外周面が周方向
に分割して異なる極に交互に着磁され回転中心を中心と
して回転可能なマグネットを備え、該マグネットの軸方
向にコイルを配置し、前記コイルにより励磁され前記マ
グネットの外周面に対向する外側磁極部と、前記コイル
により励磁され前記マグネットの内周面に対向し中空柱
形状の内側磁極部と、前記マグネットの内径部に該マグ
ネットと一体的配置されたファンとを備えた事を特徴と
するものである。
【0009】上記構成において、モータの径はマグネッ
トの外周面に対向する外側磁極で決められ、モータの軸
方向の長さはコイル、マグネットを順に配置する事で決
められモータを非常に小型化する事ができるものであ
る。また、コイルにより発生する磁束は外側磁極と内側
磁極との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用
するので効率の良いモータとすることができる。マグネ
ットと一体的に回転するファンを中空柱形状の内側磁極
部の内径部内に配置したのでモータ自体の寸法は大きく
ならない。またファンはモータの中心付近まで構成でき
るので小型の電子部品をモータの回転中心付近に配置し
ても効率的に冷却することができる。
トの外周面に対向する外側磁極で決められ、モータの軸
方向の長さはコイル、マグネットを順に配置する事で決
められモータを非常に小型化する事ができるものであ
る。また、コイルにより発生する磁束は外側磁極と内側
磁極との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用
するので効率の良いモータとすることができる。マグネ
ットと一体的に回転するファンを中空柱形状の内側磁極
部の内径部内に配置したのでモータ自体の寸法は大きく
ならない。またファンはモータの中心付近まで構成でき
るので小型の電子部品をモータの回転中心付近に配置し
ても効率的に冷却することができる。
【0010】更にマグネットのうちトルクの発生する源
であるところはマグネットの外径であるため、ファンの
外径部側にマグネットが構成されている本モータは大き
なトルクが発生するモータとなる。
であるところはマグネットの外径であるため、ファンの
外径部側にマグネットが構成されている本モータは大き
なトルクが発生するモータとなる。
【0011】上記課題を解決するために、本出願に係る
第2の発明の冷却ファンモータは、円筒形状に形成され
るとともに少なくとも外周面が周方向にN分割して異な
る極に交互に着磁され回転中心を中心として回転可能な
マグネットを備え、該マグネットの軸方向にコイルを配
置し、前記コイルにより励磁され前記マグネットの外周
面に(720/N)度の整数倍の角度離れて各々が所定
の角度A度だけ対向して設けられた櫛歯形状の外側磁極
部と、前記コイルにより励磁され前記マグネットの内周
面に対向し中空柱形状の内側磁極部と、前記マグネット
の内径部に該マグネットと一体的配置されたファンとを
備えたものであり、前記マグネットの外周部に対向する
前記外側磁極部の櫛歯形状の各対向角A度、マグネット
の外径寸法D1、マグネットの内径寸法D2とするとA>
(248.4/N)−58.86×(D1−D2)/(D1×
π)と設定してあることを特徴とするものである。
第2の発明の冷却ファンモータは、円筒形状に形成され
るとともに少なくとも外周面が周方向にN分割して異な
る極に交互に着磁され回転中心を中心として回転可能な
マグネットを備え、該マグネットの軸方向にコイルを配
置し、前記コイルにより励磁され前記マグネットの外周
面に(720/N)度の整数倍の角度離れて各々が所定
の角度A度だけ対向して設けられた櫛歯形状の外側磁極
部と、前記コイルにより励磁され前記マグネットの内周
面に対向し中空柱形状の内側磁極部と、前記マグネット
の内径部に該マグネットと一体的配置されたファンとを
備えたものであり、前記マグネットの外周部に対向する
前記外側磁極部の櫛歯形状の各対向角A度、マグネット
の外径寸法D1、マグネットの内径寸法D2とするとA>
(248.4/N)−58.86×(D1−D2)/(D1×
π)と設定してあることを特徴とするものである。
【0012】上記構成において、モータの径はマグネッ
トの外周面に対向する外側磁極で決められ、モータの軸
方向の長さはコイル、マグネットを順に配置する事で決
められモータを非常に小型化する事ができるものであ
る。また、コイルにより発生する磁束は外側磁極と内側
磁極との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用
するので効率の良いモータとすることができる。マグネ
ットと一体的に回転するファンを中空柱形状の内側磁極
部の内径部内に配置したのでモータ自体の寸法は大きく
ならない。またファンはモータの中心付近まで構成でき
るので小型の電子部品をモータの回転中心付近に配置し
ても効率的に冷却することができる。
トの外周面に対向する外側磁極で決められ、モータの軸
方向の長さはコイル、マグネットを順に配置する事で決
められモータを非常に小型化する事ができるものであ
る。また、コイルにより発生する磁束は外側磁極と内側
磁極との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用
するので効率の良いモータとすることができる。マグネ
ットと一体的に回転するファンを中空柱形状の内側磁極
部の内径部内に配置したのでモータ自体の寸法は大きく
ならない。またファンはモータの中心付近まで構成でき
るので小型の電子部品をモータの回転中心付近に配置し
ても効率的に冷却することができる。
【0013】更にマグネットのうちトルクの発生する源
であるところはマグネットの外径であるため大きなトル
クが発生するモータとすることができる。
であるところはマグネットの外径であるため大きなトル
クが発生するモータとすることができる。
【0014】さらに外側磁極部はマグネットの外周部に
所定の角度A度だけ対向して設けられた櫛歯形状により
構成されるため、半径方向への凹凸により構成される場
合に対して半径方向に関する寸法は薄く構成できる。そ
れによりマグネットの外径寸法を大きく構成できるので
モータのトルクは大きくできる。前記マグネットの外周
部に対向する前記外側磁極部の櫛歯形状の各対向角A
度、マグネットの外径寸法D1、マグネットの内径寸法D
2とするとA>(248.4/N)−58.86×(D1−
D2)/(D1×π)と設定したことで、コイルへの非通電
時は、マグネットの着磁された極と極の境目が前記外側
磁極部の櫛歯の中心に位置だしされモータの停止時から
コイルへの最初の通電時にはコイルから発生する磁束が
マグネットに作用する力はマグネットの回転中心に向か
わずに安定して回転の起動ができるようになる。またこ
のようにマグネットの初期位置を安定して回転の起動が
できるように位置に設定する手段としてマグネットと外
側磁極を利用して構成しているので安価に構成できる。
所定の角度A度だけ対向して設けられた櫛歯形状により
構成されるため、半径方向への凹凸により構成される場
合に対して半径方向に関する寸法は薄く構成できる。そ
れによりマグネットの外径寸法を大きく構成できるので
モータのトルクは大きくできる。前記マグネットの外周
部に対向する前記外側磁極部の櫛歯形状の各対向角A
度、マグネットの外径寸法D1、マグネットの内径寸法D
2とするとA>(248.4/N)−58.86×(D1−
D2)/(D1×π)と設定したことで、コイルへの非通電
時は、マグネットの着磁された極と極の境目が前記外側
磁極部の櫛歯の中心に位置だしされモータの停止時から
コイルへの最初の通電時にはコイルから発生する磁束が
マグネットに作用する力はマグネットの回転中心に向か
わずに安定して回転の起動ができるようになる。またこ
のようにマグネットの初期位置を安定して回転の起動が
できるように位置に設定する手段としてマグネットと外
側磁極を利用して構成しているので安価に構成できる。
【0015】上記問題点を解決するために、本出願に係
る第3の発明の冷却ファンモータは少なくとも外周面が
周方向に分割して異なる極に交互に着磁された中空円筒
形状のマグネット部を備え回転中心を中心として回転可
能なロータと、第1のコイルと、該第1のコイルにより励
磁され前記ロータの中空円筒形状のマグネット部の第1
の所定の角度範囲内の外周面に対向する第1の外側磁極
部と前記第1のコイルにより励磁され前記ロータの中空
円筒形状のマグネット部の内周面に対向する第1の内側
磁極部と、第2のコイルと、該第2のコイルにより励磁
され前記第1の所定の角度範囲内以外の前記ロータの中
空円筒形状のマグネット部の第2の所定の角度範囲内の
外周面に対向する第2の外側磁極部と前記第2のコイル
により励磁され前記ロータの中空円筒形状のマグネット
部の内周面に対向する第2の内側磁極部と、前記マグネ
ット部の内径側に該マグネットと一体的配置されたファ
ンとを備えた事を特徴とするものである。
る第3の発明の冷却ファンモータは少なくとも外周面が
周方向に分割して異なる極に交互に着磁された中空円筒
形状のマグネット部を備え回転中心を中心として回転可
能なロータと、第1のコイルと、該第1のコイルにより励
磁され前記ロータの中空円筒形状のマグネット部の第1
の所定の角度範囲内の外周面に対向する第1の外側磁極
部と前記第1のコイルにより励磁され前記ロータの中空
円筒形状のマグネット部の内周面に対向する第1の内側
磁極部と、第2のコイルと、該第2のコイルにより励磁
され前記第1の所定の角度範囲内以外の前記ロータの中
空円筒形状のマグネット部の第2の所定の角度範囲内の
外周面に対向する第2の外側磁極部と前記第2のコイル
により励磁され前記ロータの中空円筒形状のマグネット
部の内周面に対向する第2の内側磁極部と、前記マグネ
ット部の内径側に該マグネットと一体的配置されたファ
ンとを備えた事を特徴とするものである。
【0016】上記構成によれば、第1のコイルへの通電
により発生する磁束は、第1の外側磁極と第1の内側磁極
の間に位置し外周面が周方向に分割して異なる極に交互
に着磁されたマグネットに効果的に作用し、第2のコイ
ルへの通電により発生する磁束は、第2の外側磁極と第
2の内側磁極の間に位置し外周面が周方向に分割して異
なる極に交互に着磁された前記マグネットに効果的に作
用するようになるのでマグネットの回転出力は高くな
る。
により発生する磁束は、第1の外側磁極と第1の内側磁極
の間に位置し外周面が周方向に分割して異なる極に交互
に着磁されたマグネットに効果的に作用し、第2のコイ
ルへの通電により発生する磁束は、第2の外側磁極と第
2の内側磁極の間に位置し外周面が周方向に分割して異
なる極に交互に着磁された前記マグネットに効果的に作
用するようになるのでマグネットの回転出力は高くな
る。
【0017】更に第1の外側磁極と第2外側磁極とは、
同一のマグネットに対してそれぞれ異なる角度範囲に関
して対向するように構成され、ロータの軸方向と平行方
向に関してのロータに対向する範囲は重なっているの
で、マグネットは軸方向に関して短く構成でき、軸方向
と平行方向に関する長さについても短いモータとするこ
とができる。また、2つのコイルの通電により第1の外側
磁極、第1の内側磁極、第2の外側磁極、第2の内側磁
極を励磁しているので安定的な回転を得ることができ
る。
同一のマグネットに対してそれぞれ異なる角度範囲に関
して対向するように構成され、ロータの軸方向と平行方
向に関してのロータに対向する範囲は重なっているの
で、マグネットは軸方向に関して短く構成でき、軸方向
と平行方向に関する長さについても短いモータとするこ
とができる。また、2つのコイルの通電により第1の外側
磁極、第1の内側磁極、第2の外側磁極、第2の内側磁
極を励磁しているので安定的な回転を得ることができ
る。
【0018】マグネットと一体的に回転するファンを中
空柱形状の内側磁極部の内径部内に配置したのでモータ
自体の寸法は大きくならない。またファンはモータの中
心付近まで構成できるので小型の電子部品をモータの回
転中心付近に配置しても効率的に冷却することができ
る。
空柱形状の内側磁極部の内径部内に配置したのでモータ
自体の寸法は大きくならない。またファンはモータの中
心付近まで構成できるので小型の電子部品をモータの回
転中心付近に配置しても効率的に冷却することができ
る。
【0019】更にマグネットのうちトルクの発生する源
であるところはマグネットの外径であるため、ファンの
外径部側にマグネットが構成されている本モータは大き
なトルクが発生するモータとなる。
であるところはマグネットの外径であるため、ファンの
外径部側にマグネットが構成されている本モータは大き
なトルクが発生するモータとなる。
【0020】
【発明の実施の形態】(実施例1)図1〜図6は本発明
の実施例1のファンモータを示す図であり、そのうち、
図1はファンモータの分解斜視図であり、図2はファン
モータの組み立て後の軸方向の断面図であり、図3〜図
6は図2のA−A線での断面図である。図7はコキング
トルクの様子をあらわすグラフである。図8はシミュレ
ーションにより求めた外側磁極の幅寸法とコキングトル
ク、磁石寸法の関係を表すグラフである。
の実施例1のファンモータを示す図であり、そのうち、
図1はファンモータの分解斜視図であり、図2はファン
モータの組み立て後の軸方向の断面図であり、図3〜図
6は図2のA−A線での断面図である。図7はコキング
トルクの様子をあらわすグラフである。図8はシミュレ
ーションにより求めた外側磁極の幅寸法とコキングトル
ク、磁石寸法の関係を表すグラフである。
【0021】図1から図6において、1はロータを構成
する円筒形状のマグネットであり、このロータであるマ
グネット1は、その外周表面を円周方向にn分割して
〈本実施例では4分割して〉S極、N極が交互に着磁され
ている。着磁部を1a,1b,1c,1dとすると、こ
の着磁部1a,1cがS極に着磁され、着磁部1b,1
dがN極に着磁されている。またマグネット1は射出成
形により形成されるプラスチックマグネット材料により
構成されている。これにより円筒形状の軸方向に関して
の厚さは非常に薄く構成する事ができる。
する円筒形状のマグネットであり、このロータであるマ
グネット1は、その外周表面を円周方向にn分割して
〈本実施例では4分割して〉S極、N極が交互に着磁され
ている。着磁部を1a,1b,1c,1dとすると、こ
の着磁部1a,1cがS極に着磁され、着磁部1b,1
dがN極に着磁されている。またマグネット1は射出成
形により形成されるプラスチックマグネット材料により
構成されている。これにより円筒形状の軸方向に関して
の厚さは非常に薄く構成する事ができる。
【0022】マグネットのこの円筒形状部の内径部には
ファン7が構成されており、ファン7はマグネット1と
は一体成形されていても良いし接着により一体的に構成
されていても良い。またマグネット1には中央部に嵌合
部1eを備えている。後述のカバー20のピン20bに
摺動可能に嵌合しており回転可能に構成されている。
ファン7が構成されており、ファン7はマグネット1と
は一体成形されていても良いし接着により一体的に構成
されていても良い。またマグネット1には中央部に嵌合
部1eを備えている。後述のカバー20のピン20bに
摺動可能に嵌合しており回転可能に構成されている。
【0023】2は円筒形状のコイルであり、コイル2は
マグネット1と同心でかつ、マグネット1の軸方向に並
んで配置され、コイル2はその外径が前記マグネット1
の外径とほぼ同じ寸法である。
マグネット1と同心でかつ、マグネット1の軸方向に並
んで配置され、コイル2はその外径が前記マグネット1
の外径とほぼ同じ寸法である。
【0024】18は軟磁性材料からなるステータで、外
筒および中空円柱形状の内筒からなっている。ステータ
18の外筒および内筒の間にコイル2が設けられ、この
コイル2に通電される事によりステータ18が励磁され
る。ステータ18の外筒および内筒はその先端部が外側
磁極18a,18bおよび内側磁極18c,18dを形
成しており、この内側磁極18cと内側磁極18dの位
相はお互いに同位相となるように360/〈n/2〉
度、即ち180度ずれて形成され、内側磁極18cに対
して外側磁極18aが対向配置しており、また内側磁極
18dに対して外側磁極18bが対向配置している。ス
テータ18の外側磁極18a,18bは切欠き穴と軸と
平行方向に延出する櫛歯により構成されている。この構
成によりモータの直径を最小限にしつつ磁極の形成が可
能となる。つまりもし、外側磁極を半径方向に延びる凹
凸で形成するとその分モータの直径は大きくなってしま
うのであるが、本実施例では切欠き穴と軸と平行方向に
延出する櫛歯形状により外側磁極を構成しているのでモ
ータの直径を最小限に抑える事ができる。
筒および中空円柱形状の内筒からなっている。ステータ
18の外筒および内筒の間にコイル2が設けられ、この
コイル2に通電される事によりステータ18が励磁され
る。ステータ18の外筒および内筒はその先端部が外側
磁極18a,18bおよび内側磁極18c,18dを形
成しており、この内側磁極18cと内側磁極18dの位
相はお互いに同位相となるように360/〈n/2〉
度、即ち180度ずれて形成され、内側磁極18cに対
して外側磁極18aが対向配置しており、また内側磁極
18dに対して外側磁極18bが対向配置している。ス
テータ18の外側磁極18a,18bは切欠き穴と軸と
平行方向に延出する櫛歯により構成されている。この構
成によりモータの直径を最小限にしつつ磁極の形成が可
能となる。つまりもし、外側磁極を半径方向に延びる凹
凸で形成するとその分モータの直径は大きくなってしま
うのであるが、本実施例では切欠き穴と軸と平行方向に
延出する櫛歯形状により外側磁極を構成しているのでモ
ータの直径を最小限に抑える事ができる。
【0025】内側磁極は本実施例の場合は中空の円柱形
状を一部切り欠いて外側磁極同様に櫛歯形状で構成され
ているが、内側磁極のみは単に中空の円柱形状のままで
も良い。外側磁極が上に述べた櫛歯形状で構成されるな
らば内側磁極と外側磁極の間を通過する磁束は櫛歯状の
外側磁極と外側磁極の形状を円柱形上の内側磁極に投影
した内側磁極上の位置との間を通過するため内側磁極の
形状は単なる中空の円柱形状のままでも良いのである。
状を一部切り欠いて外側磁極同様に櫛歯形状で構成され
ているが、内側磁極のみは単に中空の円柱形状のままで
も良い。外側磁極が上に述べた櫛歯形状で構成されるな
らば内側磁極と外側磁極の間を通過する磁束は櫛歯状の
外側磁極と外側磁極の形状を円柱形上の内側磁極に投影
した内側磁極上の位置との間を通過するため内側磁極の
形状は単なる中空の円柱形状のままでも良いのである。
【0026】ステータ18の外側磁極18a,18bお
よび内側磁極18c,18dはマグネット1の一端側の
外周面および内周面に対向してマグネット1の一端側を
挟み込むように設けられる。またステータ18の穴18
eにはカバー20のピン20bの一端部が嵌合している。
よび内側磁極18c,18dはマグネット1の一端側の
外周面および内周面に対向してマグネット1の一端側を
挟み込むように設けられる。またステータ18の穴18
eにはカバー20のピン20bの一端部が嵌合している。
【0027】したがって、コイル2により発生する磁束
は外側磁極18a,18bおよび内側磁極18c,18
dとの間のロータであるマグネット1を横切るので、効
果的にロータであるマグネットに作用しモータの出力を
高める。
は外側磁極18a,18bおよび内側磁極18c,18
dとの間のロータであるマグネット1を横切るので、効
果的にロータであるマグネットに作用しモータの出力を
高める。
【0028】また図2に示すようにステータ18には空気
流が流れるための穴18iが設けられている。
流が流れるための穴18iが設けられている。
【0029】マグネット1の材料としてNd-Fe-B系希土
類磁性粉とポリアミドなどの熱可塑性樹脂バインダー材
との混合物を射出成形することにより形成されたプラス
チックマグネットを用いている。これによりコンプレッ
ション成形されたマグネットの場合の曲げ強度が500
Kgf/cm2程度なのに対して、例えばポリアミド樹脂をバ
インダー材として使用した場合800Kgf/cm2以上の曲
げ強度が得られコンプレッション成形では出来ない、薄
肉円筒形状を形成することが出来る。薄肉円筒状に構成
した事により、ステータ18の外側磁極18a,18b
と内側磁極18c,18dとの距離を非常に小さくでき
コイル2と第1のステータにより形成される磁気回路の
磁気抵抗は小さく構成できる。これにより少ない電流で
多くの磁束を発生させる事ができモータの出力アップ、
低消費電力化、コイルの小型化が達成される事になる。
類磁性粉とポリアミドなどの熱可塑性樹脂バインダー材
との混合物を射出成形することにより形成されたプラス
チックマグネットを用いている。これによりコンプレッ
ション成形されたマグネットの場合の曲げ強度が500
Kgf/cm2程度なのに対して、例えばポリアミド樹脂をバ
インダー材として使用した場合800Kgf/cm2以上の曲
げ強度が得られコンプレッション成形では出来ない、薄
肉円筒形状を形成することが出来る。薄肉円筒状に構成
した事により、ステータ18の外側磁極18a,18b
と内側磁極18c,18dとの距離を非常に小さくでき
コイル2と第1のステータにより形成される磁気回路の
磁気抵抗は小さく構成できる。これにより少ない電流で
多くの磁束を発生させる事ができモータの出力アップ、
低消費電力化、コイルの小型化が達成される事になる。
【0030】また、前記マグネット1の材料として上記
材料を用いることで、形状を自由にすることが出来、か
つ充分な嵌合部1eの強度を得ることが出来る。マグネ
ット1の摺動可能な嵌合部1eはマグネット1と一体成
形されたことにより回転中心に対してマグネット部の同
軸精度が向上し、振れを少なくすることと、マグネット
とステータ部との空隙距離を少なくすることが可能にな
り、モータの充分な出力トルクを得ることが出来る。
材料を用いることで、形状を自由にすることが出来、か
つ充分な嵌合部1eの強度を得ることが出来る。マグネ
ット1の摺動可能な嵌合部1eはマグネット1と一体成
形されたことにより回転中心に対してマグネット部の同
軸精度が向上し、振れを少なくすることと、マグネット
とステータ部との空隙距離を少なくすることが可能にな
り、モータの充分な出力トルクを得ることが出来る。
【0031】また、射出成形マグネットは、表面に薄い
樹脂皮膜が形成されるため錆の発生がコンプレッション
マグネットに比較して大幅に少ないため塗装などの防錆
処理を廃止できる。また、コンプレッションマグネット
で問題になる、磁性粉の付着もなく、防錆塗装時に発生
しやすい表面のふくらみもなく品質の向上が達成でき
る。
樹脂皮膜が形成されるため錆の発生がコンプレッション
マグネットに比較して大幅に少ないため塗装などの防錆
処理を廃止できる。また、コンプレッションマグネット
で問題になる、磁性粉の付着もなく、防錆塗装時に発生
しやすい表面のふくらみもなく品質の向上が達成でき
る。
【0032】20は非磁性材料からなる円筒形状のカバ
ーであり、このカバー20の内径部にはステータ18の
外側磁極18a,18bが嵌合し接着剤等で固定され
る。またピン20bが前記マグネット1の嵌合部1eと
摺動可能に嵌合している。ファン7の回転により発生す
る空気流はステータ18の空気穴18iから入り矢印A
方向に流れてカバー20の窓20cへと抜けていき、カ
バー20が冷却される。
ーであり、このカバー20の内径部にはステータ18の
外側磁極18a,18bが嵌合し接着剤等で固定され
る。またピン20bが前記マグネット1の嵌合部1eと
摺動可能に嵌合している。ファン7の回転により発生す
る空気流はステータ18の空気穴18iから入り矢印A
方向に流れてカバー20の窓20cへと抜けていき、カ
バー20が冷却される。
【0033】8は冷却対象としての公知の電子部品で前
記カバー20に接触しており、電子部品8から発生する
熱はカバー20に熱を伝え、ファン7の回転により発生
する空気流により冷却される。
記カバー20に接触しており、電子部品8から発生する
熱はカバー20に熱を伝え、ファン7の回転により発生
する空気流により冷却される。
【0034】図2はファンモータの断面図であり、簡略
化のためファン7を省略してある。図3、図4、図5、
図6は図2のA−A線での断面図を示している。図3中
のQ1はステータ18の外側磁極18aの中心を表わ
し、 Q2はステータ18の外側磁極18bの中心を表
わし、Q3はマグネット1の回転中心を表わす。
化のためファン7を省略してある。図3、図4、図5、
図6は図2のA−A線での断面図を示している。図3中
のQ1はステータ18の外側磁極18aの中心を表わ
し、 Q2はステータ18の外側磁極18bの中心を表
わし、Q3はマグネット1の回転中心を表わす。
【0035】コイルへの通電がない場合マグネットの回
転位置とマグネットが外側磁極により吸引される様子を
示したのが図7である。縦軸はマグネットに作用するス
テータ18との間で発生する磁力を表し横軸はマグネッ
トの回転位相を表す。この図でE点で示されるところは
回転しようとするとマイナスの力が働き、元の位置に戻
されようとし、逆に戻ろうとすると進める方向に力が働
き、元の位置に戻されるつまりマグネットと外側磁極の
間の磁力の力によってE点に安定的に位置決めされよう
とされるコキングの位置である。F点は少しでもずれる
と前後のE点の位置に駆動する力が働く不安定な均衡状
態である停止位置である。コイルへの通電がなされない
場合は振動や姿勢の変化によってF点に停止しているこ
とはなくE点の位置の位置で停止している。
転位置とマグネットが外側磁極により吸引される様子を
示したのが図7である。縦軸はマグネットに作用するス
テータ18との間で発生する磁力を表し横軸はマグネッ
トの回転位相を表す。この図でE点で示されるところは
回転しようとするとマイナスの力が働き、元の位置に戻
されようとし、逆に戻ろうとすると進める方向に力が働
き、元の位置に戻されるつまりマグネットと外側磁極の
間の磁力の力によってE点に安定的に位置決めされよう
とされるコキングの位置である。F点は少しでもずれる
と前後のE点の位置に駆動する力が働く不安定な均衡状
態である停止位置である。コイルへの通電がなされない
場合は振動や姿勢の変化によってF点に停止しているこ
とはなくE点の位置の位置で停止している。
【0036】有限要素法による数値シミュレーションの
結果、着磁された極の角度と外側磁極のそれに対向する
角度との関係により、コイルへの通電がない場合の外側
磁極18a、18bとマグネット1との吸引状態の様子
が変化することが明らかになった。それによると外側磁
極のマグネットに対向する角度によりマグネットのコキ
ング位置が変化する。すなわちある値以上に外側磁極の
マグネットに対向する角度が大きい場合にはマグネット
の極と極の境目が外側磁極の中心に対向する位置で安定
的に保持される。図7でのべたE点がマグネットの極と
極の境目が外側磁極の中心に対向する位置となる。逆に
ある値以下に外側磁極のマグネットに対向する角度が小
さい場合にはマグネットの極の中心位置が外側磁極の中
心に対向する位置で安定的に保持される。図7でのべた
E点がマグネットの極の中心が外側磁極の中心に対向す
る位置となる。
結果、着磁された極の角度と外側磁極のそれに対向する
角度との関係により、コイルへの通電がない場合の外側
磁極18a、18bとマグネット1との吸引状態の様子
が変化することが明らかになった。それによると外側磁
極のマグネットに対向する角度によりマグネットのコキ
ング位置が変化する。すなわちある値以上に外側磁極の
マグネットに対向する角度が大きい場合にはマグネット
の極と極の境目が外側磁極の中心に対向する位置で安定
的に保持される。図7でのべたE点がマグネットの極と
極の境目が外側磁極の中心に対向する位置となる。逆に
ある値以下に外側磁極のマグネットに対向する角度が小
さい場合にはマグネットの極の中心位置が外側磁極の中
心に対向する位置で安定的に保持される。図7でのべた
E点がマグネットの極の中心が外側磁極の中心に対向す
る位置となる。
【0037】その様子を詳しく図8に示す。横軸を(磁
石の厚み/磁石1極あたりの外周長さ)、縦軸を(外側
磁極1つあたりのマグネットに対する対向角度/磁石1
極あたりの角度)であらわす。例えばマグネットの外径
寸法が10mmで内径寸法が9mmで極数が20極の場
合は磁石の厚みは(外径寸法―内径寸法)/2、磁極1
極あたりの外周長さ10×π/20であるから横軸の
(磁石の厚み/磁石1極あたりの外周長さ)の値は0.
318となる。また外側磁極1つあたりのマグネットに
対する対向角度は15度とすると、磁石1極あたりの角
度は18度であるから縦軸の(外側磁極1つあたりのマ
グネットに対する対向角度/磁石1極あたりの角度)は
0.833となる。
石の厚み/磁石1極あたりの外周長さ)、縦軸を(外側
磁極1つあたりのマグネットに対する対向角度/磁石1
極あたりの角度)であらわす。例えばマグネットの外径
寸法が10mmで内径寸法が9mmで極数が20極の場
合は磁石の厚みは(外径寸法―内径寸法)/2、磁極1
極あたりの外周長さ10×π/20であるから横軸の
(磁石の厚み/磁石1極あたりの外周長さ)の値は0.
318となる。また外側磁極1つあたりのマグネットに
対する対向角度は15度とすると、磁石1極あたりの角
度は18度であるから縦軸の(外側磁極1つあたりのマ
グネットに対する対向角度/磁石1極あたりの角度)は
0.833となる。
【0038】図8中の各ポイントはコキングトルクがほ
ぼ0となるようなモデルの(外側磁極1つあたりのマグ
ネットに対する対向角度/磁石1極あたりの角度)をプ
ロットしたものである。縦軸をY、横軸をXとするとこれ
らのポイントは直線Y=0.327X+0.69の式で近似でき
る。Y>−0.327X+0.69ならばマグネットの極と極
の境目が外側磁極の中心に対向する位置で安定的に保持
され、Y<−0.327X+0.69ならばマグネットの極の
中心位置が外側磁極の中心に対向する位置で安定的に保
持される。
ぼ0となるようなモデルの(外側磁極1つあたりのマグ
ネットに対する対向角度/磁石1極あたりの角度)をプ
ロットしたものである。縦軸をY、横軸をXとするとこれ
らのポイントは直線Y=0.327X+0.69の式で近似でき
る。Y>−0.327X+0.69ならばマグネットの極と極
の境目が外側磁極の中心に対向する位置で安定的に保持
され、Y<−0.327X+0.69ならばマグネットの極の
中心位置が外側磁極の中心に対向する位置で安定的に保
持される。
【0039】つまりY>−0.327X+0.69は次のよう
に表される。上記各外側磁極のマグネットに対する各対
向角A度、マグネットの外径寸法D1、マグネットの内
径寸法D2とするとA>(248.4/N)−58.86
×(D1−D2)/(D1×π)となる。A>(248.4/
N)−58.86×(D1−D2)/(D1×π)となるよう
に設定しておけばマグネットの極と極の境目が外側磁極
の中心に対向する位置で安定的に保持される。
に表される。上記各外側磁極のマグネットに対する各対
向角A度、マグネットの外径寸法D1、マグネットの内
径寸法D2とするとA>(248.4/N)−58.86
×(D1−D2)/(D1×π)となる。A>(248.4/
N)−58.86×(D1−D2)/(D1×π)となるよう
に設定しておけばマグネットの極と極の境目が外側磁極
の中心に対向する位置で安定的に保持される。
【0040】本実施例の場合、着磁極数Nは4であるか
ら例えばマグネットの外径寸法D1を10mm、マグネ
ットの内径寸法D2を9mmとすると、(248.4/
N)−58.86×(D1−D2)/(D1×π)=60.2
3度となり、各外側磁極のマグネットに対する各対向角
A度は60.23度を超える角度になればY>−0.327X
+0.69の条件に当てはまることになる。本実施例は
各外側磁極のマグネットに対する各対向角A度は90度
で構成されているのでマグネットの極と極の境目が外側
磁極の中心に対向する位置で安定的に保持されるように
なっているのである。
ら例えばマグネットの外径寸法D1を10mm、マグネ
ットの内径寸法D2を9mmとすると、(248.4/
N)−58.86×(D1−D2)/(D1×π)=60.2
3度となり、各外側磁極のマグネットに対する各対向角
A度は60.23度を超える角度になればY>−0.327X
+0.69の条件に当てはまることになる。本実施例は
各外側磁極のマグネットに対する各対向角A度は90度
で構成されているのでマグネットの極と極の境目が外側
磁極の中心に対向する位置で安定的に保持されるように
なっているのである。
【0041】マグネットの着磁された極と極の境目が前
記外側磁極部の櫛歯の中心に対向する位置にあるときコ
イルへ通電をして前記外側磁極部の櫛歯を励磁すると必
ずマグネット1は回転力が生じ起動が行われる。しか
し、マグネットの着磁された極の中心が前記外側磁極部
の櫛歯の中心に対向する位置にある場合はコイルへ通電
をして前記外側磁極部の櫛歯を励磁してもマグネット1
は回転力は生じないのでスムーズな起動は行われない。
記外側磁極部の櫛歯の中心に対向する位置にあるときコ
イルへ通電をして前記外側磁極部の櫛歯を励磁すると必
ずマグネット1は回転力が生じ起動が行われる。しか
し、マグネットの着磁された極の中心が前記外側磁極部
の櫛歯の中心に対向する位置にある場合はコイルへ通電
をして前記外側磁極部の櫛歯を励磁してもマグネット1
は回転力は生じないのでスムーズな起動は行われない。
【0042】本実施例では外側磁極18a、18bのマ
グネット1に対向する角度A度、マグネットの外径寸法D
1、マグネットの内径寸法D2とするとA>(248.4
/N)−58.86×(D1−D2)/(D1×π)となるよ
うに各値は設定したので図8に示す直線で示す部分より
上方の場合に相当する。そのためコイルへの通電がない
場合、上記E点がマグネットの着磁された極と極の境目
が前記外側磁極部の櫛歯の中心に対向する位置になって
いるので安定的にこの位置に停止している。この状態か
らコイルへ通電して前記外側磁極部の櫛歯を励磁すると
必ずマグネット1は回転力が生じスムーズな起動が行わ
れる。外側磁極は上記のような寸法に構成することによ
りコイルへ通電が行われないときには前記マグネット1
の着磁部のそれぞれの極の中心が前記外側磁極の中心と
マグネットの回転中心とを結ぶ直線上からずれた位置に
保持する保持手段として働くことになる。
グネット1に対向する角度A度、マグネットの外径寸法D
1、マグネットの内径寸法D2とするとA>(248.4
/N)−58.86×(D1−D2)/(D1×π)となるよ
うに各値は設定したので図8に示す直線で示す部分より
上方の場合に相当する。そのためコイルへの通電がない
場合、上記E点がマグネットの着磁された極と極の境目
が前記外側磁極部の櫛歯の中心に対向する位置になって
いるので安定的にこの位置に停止している。この状態か
らコイルへ通電して前記外側磁極部の櫛歯を励磁すると
必ずマグネット1は回転力が生じスムーズな起動が行わ
れる。外側磁極は上記のような寸法に構成することによ
りコイルへ通電が行われないときには前記マグネット1
の着磁部のそれぞれの極の中心が前記外側磁極の中心と
マグネットの回転中心とを結ぶ直線上からずれた位置に
保持する保持手段として働くことになる。
【0043】次にファンモータの動作を説明する。A>
(248.4/N)−58.86×(D1−D2)/(D1×
π)となるように各部の寸法は設定してあるので外側磁
極部18a,18bはコイルへ通電が行われないときに
は前記マグネット1の着磁部のそれぞれの極の中心が前
記外側磁極の中心とマグネットの回転中心とを結ぶ直線
上からずれた位置に保持する保持手段として働くことに
なっているので、コイル2へ無通電時にはマグネット1
の各着磁部の境目が外側磁極18a,18bの中心に対
向する図3に示すような状態になっている。
(248.4/N)−58.86×(D1−D2)/(D1×
π)となるように各部の寸法は設定してあるので外側磁
極部18a,18bはコイルへ通電が行われないときに
は前記マグネット1の着磁部のそれぞれの極の中心が前
記外側磁極の中心とマグネットの回転中心とを結ぶ直線
上からずれた位置に保持する保持手段として働くことに
なっているので、コイル2へ無通電時にはマグネット1
の各着磁部の境目が外側磁極18a,18bの中心に対
向する図3に示すような状態になっている。
【0044】図3の状態からコイル2に通電して、ステ
ータ18の外側磁極18a,18bをN極とし、内側磁
極18c,18dをS極に励磁すると、外側磁極18
a,18bと内側磁極18c,18dの励磁によりマグ
ネット1は回転方向の電磁力を必ず受けロータであるマ
グネット1は反時計方向にスムーズに回転し始める。そ
して図4に示す状態になるタイミングでコイル2への通
電を断つ。図4に示す状態は図7におけるF点であるか
らロータの慣性により図4に示す状態からさらに反時計
方向に回転し次のE点の位置に向かう。そしてコキング
力により安定する図5に示す状態になる。
ータ18の外側磁極18a,18bをN極とし、内側磁
極18c,18dをS極に励磁すると、外側磁極18
a,18bと内側磁極18c,18dの励磁によりマグ
ネット1は回転方向の電磁力を必ず受けロータであるマ
グネット1は反時計方向にスムーズに回転し始める。そ
して図4に示す状態になるタイミングでコイル2への通
電を断つ。図4に示す状態は図7におけるF点であるか
らロータの慣性により図4に示す状態からさらに反時計
方向に回転し次のE点の位置に向かう。そしてコキング
力により安定する図5に示す状態になる。
【0045】次にコイル2への通電を反転させ、ステー
タ18の外側磁極18a,18bをS極とし、内側磁極
18c,18dをN極に励磁すると、ロータであるマグ
ネット1は更に反時計方向に回転し、図6 に示す状態
に向かって回転していく。以後このようにコイル2への
通電方向を順次切り換えていくことによりロータである
マグネット1は通電位相に応じた位置へと回転していく
ものである。
タ18の外側磁極18a,18bをS極とし、内側磁極
18c,18dをN極に励磁すると、ロータであるマグ
ネット1は更に反時計方向に回転し、図6 に示す状態
に向かって回転していく。以後このようにコイル2への
通電方向を順次切り換えていくことによりロータである
マグネット1は通電位相に応じた位置へと回転していく
ものである。
【0046】上記構成において、モータの径はマグネッ
トの外周面に対向する外側磁極で決められ、モータの軸
方向の長さはコイル、マグネットを順に配置する事で決
められモータを非常に小型化する事ができるものであ
る。また、コイルにより発生する磁束は外側磁極と内側
磁極との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用
するので効率の良いモータとすることができる。マグネ
ットと一体的に回転するファンをマグネットの内径部内
に配置したのでモータ自体の寸法は大きくならない。ま
たファンはモータの中心付近まで構成できるので小型の
電子部品をモータの回転中心付近に配置しても効率的に
冷却することができる。
トの外周面に対向する外側磁極で決められ、モータの軸
方向の長さはコイル、マグネットを順に配置する事で決
められモータを非常に小型化する事ができるものであ
る。また、コイルにより発生する磁束は外側磁極と内側
磁極との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用
するので効率の良いモータとすることができる。マグネ
ットと一体的に回転するファンをマグネットの内径部内
に配置したのでモータ自体の寸法は大きくならない。ま
たファンはモータの中心付近まで構成できるので小型の
電子部品をモータの回転中心付近に配置しても効率的に
冷却することができる。
【0047】更にマグネットのうちトルクの発生する源
であるところはマグネットの外径であるため大きなトル
クが発生するモータとすることができる。
であるところはマグネットの外径であるため大きなトル
クが発生するモータとすることができる。
【0048】ここで、このような構成のファンモータが
モータを超小型化する上で最適な構成である事について
述べる。ファンモータの基本構成について述べると、第
1にマグネットを中空の円筒形状に形成している事、第
2にマグネットの外周面を周方向にn分割して異なる極
に交互に着磁している事、第3にマグネットの軸方向に
コイルをならべて配置している事、第4にコイルにより
励磁されるステータの外側磁極および内側磁極をマグネ
ットの外周面および内周面に対向させている事、第5に
外側磁極を切欠き穴と軸と平行方向に延出する歯により
構成しているの事第6にコイルが非通電時にはマグネッ
トの極の中心が前記外側磁極の中心とマグネットの回転
中心とを結ぶ直線上からずれた位置に保持する保持手段
を備えている事である。
モータを超小型化する上で最適な構成である事について
述べる。ファンモータの基本構成について述べると、第
1にマグネットを中空の円筒形状に形成している事、第
2にマグネットの外周面を周方向にn分割して異なる極
に交互に着磁している事、第3にマグネットの軸方向に
コイルをならべて配置している事、第4にコイルにより
励磁されるステータの外側磁極および内側磁極をマグネ
ットの外周面および内周面に対向させている事、第5に
外側磁極を切欠き穴と軸と平行方向に延出する歯により
構成しているの事第6にコイルが非通電時にはマグネッ
トの極の中心が前記外側磁極の中心とマグネットの回転
中心とを結ぶ直線上からずれた位置に保持する保持手段
を備えている事である。
【0049】このファンモータの径はマグネットの径に
ステータの磁極を対向させるだけの大きさがあればよ
く、また、ファンモータの長さはマグネットの長さにコ
イルの長さを加えただけの長さがあれば良い事になる。
このためファンモータの大きさは、マグネットおよびコ
イルの径と長さによって決まるもので、マグネットおよ
びコイルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすればファ
ンモータを超小型にする事ができるものである。
ステータの磁極を対向させるだけの大きさがあればよ
く、また、ファンモータの長さはマグネットの長さにコ
イルの長さを加えただけの長さがあれば良い事になる。
このためファンモータの大きさは、マグネットおよびコ
イルの径と長さによって決まるもので、マグネットおよ
びコイルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすればファ
ンモータを超小型にする事ができるものである。
【0050】この時、マグネットおよびコイルの径と長
さをそれぞれ非常に小さくすると、ファンモータとして
の精度を維持する事が難しくなるが、これはマグネット
を中空の円筒形状に形成し、この中空の円筒形状に形成
されたマグネットの外周面および内周面にステータの外
側磁極および内側磁極を対向させる単純な構造によりフ
ァンモータの精度の問題を解決している。この時、マグ
ネットの外周面だけでなく、マグネットの内周面も円周
方向に分割して着磁すれば、モータの出力を更に高める
事ができる。
さをそれぞれ非常に小さくすると、ファンモータとして
の精度を維持する事が難しくなるが、これはマグネット
を中空の円筒形状に形成し、この中空の円筒形状に形成
されたマグネットの外周面および内周面にステータの外
側磁極および内側磁極を対向させる単純な構造によりフ
ァンモータの精度の問題を解決している。この時、マグ
ネットの外周面だけでなく、マグネットの内周面も円周
方向に分割して着磁すれば、モータの出力を更に高める
事ができる。
【0051】前記マグネットの外周部に対向する前記外
側磁極部の櫛歯形状の各対向角A度、マグネットの外径
寸法D1、マグネットの内径寸法D2とするとA>(24
8.4/N)−58.86×(D1−D2)/(D1×π)と
なるように設定設定したことでマグネットの着磁された
極と極の境目が前記外側磁極部の櫛歯の中心に位置だし
されモータの停止時からコイルへの最初の通電時にはコ
イルから発生する磁束がマグネットに作用する力はマグ
ネットの回転中心に向かわずに安定して回転の起動がで
きるようになる。マグネットの初期位置を安定して回転
の起動ができるように位置に設定する手段としてマグネ
ットと外側磁極を利用して構成しているので安価に構成
できる。
側磁極部の櫛歯形状の各対向角A度、マグネットの外径
寸法D1、マグネットの内径寸法D2とするとA>(24
8.4/N)−58.86×(D1−D2)/(D1×π)と
なるように設定設定したことでマグネットの着磁された
極と極の境目が前記外側磁極部の櫛歯の中心に位置だし
されモータの停止時からコイルへの最初の通電時にはコ
イルから発生する磁束がマグネットに作用する力はマグ
ネットの回転中心に向かわずに安定して回転の起動がで
きるようになる。マグネットの初期位置を安定して回転
の起動ができるように位置に設定する手段としてマグネ
ットと外側磁極を利用して構成しているので安価に構成
できる。
【0052】コイルは1つで構成されるので通電の制御
回路も単純になりコストも安く構成できる。
回路も単純になりコストも安く構成できる。
【0053】(実施例2)図9〜図15は本発明の実施
例2を示す図であり、図9は本発明を適用した一実施例
に係るモータの分解斜視図であり、図10は図9のモー
タの縦断面図であり、図11はステータとコイルとの関
係を示す平面図であり、図12は本発明を適用したモー
タがある回転位置にあるときの状態をマグネットとステ
ータの関係を示す平面図であり、図13は本発明を適用
したモータが図12の状態から矢印方向に所定角度だけ
回転したときの状態のマグネットとステータの関係を示
す平面図であり、図14は本発明を適用したモータが図
13の状態から矢印方向に所定角度だけ回転したときの
状態のマグネットとステータの関係を示す平面図であ
り、図15は本発明を適用したモータが図14の状態か
ら矢印方向に所定角度だけ回転したときの状態のマグネ
ットとステータの関係を示す平面図である。
例2を示す図であり、図9は本発明を適用した一実施例
に係るモータの分解斜視図であり、図10は図9のモー
タの縦断面図であり、図11はステータとコイルとの関
係を示す平面図であり、図12は本発明を適用したモー
タがある回転位置にあるときの状態をマグネットとステ
ータの関係を示す平面図であり、図13は本発明を適用
したモータが図12の状態から矢印方向に所定角度だけ
回転したときの状態のマグネットとステータの関係を示
す平面図であり、図14は本発明を適用したモータが図
13の状態から矢印方向に所定角度だけ回転したときの
状態のマグネットとステータの関係を示す平面図であ
り、図15は本発明を適用したモータが図14の状態か
ら矢印方向に所定角度だけ回転したときの状態のマグネ
ットとステータの関係を示す平面図である。
【0054】図9〜図15において、21はロータで軸
部と永久磁石からなる円筒形状のマグネット部とからな
る。このマグネット部は、外周表面を円周方向にn分割
して(本実施例では16分割して)S極、N極が交互に
着磁されている。軸部と円筒形状のマグネット部は一体
的に成形されていても良いし接着或いは圧入により両者
は一体的に構成されてあっても良い。
部と永久磁石からなる円筒形状のマグネット部とからな
る。このマグネット部は、外周表面を円周方向にn分割
して(本実施例では16分割して)S極、N極が交互に
着磁されている。軸部と円筒形状のマグネット部は一体
的に成形されていても良いし接着或いは圧入により両者
は一体的に構成されてあっても良い。
【0055】マグネット部はその外周表面を円周方向に
n分割して(本実施例では16分割して)S極、N極が
交互に着磁された着磁部21a、21b、21c、21
d、21e、21f、21g、21h、21i、21
j、21k、21m、21n、21p、21q、21r
が形成されている。ここでは、前記着磁部21a、21
c、21e、21g、21i、21k、21n、21q
がS極に着磁され、前記着磁部21b、21d、21
f、21h、21j、21m、21p、21rがN極に
着磁されている。
n分割して(本実施例では16分割して)S極、N極が
交互に着磁された着磁部21a、21b、21c、21
d、21e、21f、21g、21h、21i、21
j、21k、21m、21n、21p、21q、21r
が形成されている。ここでは、前記着磁部21a、21
c、21e、21g、21i、21k、21n、21q
がS極に着磁され、前記着磁部21b、21d、21
f、21h、21j、21m、21p、21rがN極に
着磁されている。
【0056】また、マグネット部は、射出成形等により
形成されるプラスチックマグネット材料により構成され
ている。これにより円筒形状の半径方向厚さを非常に薄
く構成することができる。マグネット部の内周面は、外
周面に比べ弱い着磁分布を持つか、あるいは全く着磁さ
れていないか、あるいは外周面と逆の極すなわち外周面
がS極の場合はその範囲の内周面はN極に着磁されてい
るもののいずれかである。
形成されるプラスチックマグネット材料により構成され
ている。これにより円筒形状の半径方向厚さを非常に薄
く構成することができる。マグネット部の内周面は、外
周面に比べ弱い着磁分布を持つか、あるいは全く着磁さ
れていないか、あるいは外周面と逆の極すなわち外周面
がS極の場合はその範囲の内周面はN極に着磁されてい
るもののいずれかである。
【0057】マグネットのこの円筒形状部の内径部には
ファン27が構成されており、ファン27はマグネット
21とは一体成形されていても良いし接着により一体的
に構成されていても良い。
ファン27が構成されており、ファン27はマグネット
21とは一体成形されていても良いし接着により一体的
に構成されていても良い。
【0058】軸部21s、21tは後で述べるカバー2
5の嵌合穴25a、ステータ22の嵌合穴22hに回転
可能に嵌合している。
5の嵌合穴25a、ステータ22の嵌合穴22hに回転
可能に嵌合している。
【0059】22は軟磁性材料から成るステータであ
り、ステータ22には外筒及び内筒を有し、前記ロータ
21の軸部21tを回転可能に嵌合している。そして、
ステータ22の外筒の先端部には、筒を切欠き、軸と平
行方向に延びる歯の形状であり、ロータ21のマグネッ
ト部の外周面と対向する3個の第1外側磁極部22a、
22b、22cと同じくロータのマグネット部の外周面
に対向する前記3個の第2外側磁極部22d、22e、
22fが形成されている。ステータ22の第1外側磁極
部22a、22b、22cは着磁位相に対して同位相に
なるように360/(n/2)度の整数倍、すなわちθ
1=45度の整数倍お互いにずらして形成されている。
第1外側磁極部22a、22b、22cがロータのマグ
ネット部の外周面に対向している範囲は請求項でいう第
1の所定範囲である。
り、ステータ22には外筒及び内筒を有し、前記ロータ
21の軸部21tを回転可能に嵌合している。そして、
ステータ22の外筒の先端部には、筒を切欠き、軸と平
行方向に延びる歯の形状であり、ロータ21のマグネッ
ト部の外周面と対向する3個の第1外側磁極部22a、
22b、22cと同じくロータのマグネット部の外周面
に対向する前記3個の第2外側磁極部22d、22e、
22fが形成されている。ステータ22の第1外側磁極
部22a、22b、22cは着磁位相に対して同位相に
なるように360/(n/2)度の整数倍、すなわちθ
1=45度の整数倍お互いにずらして形成されている。
第1外側磁極部22a、22b、22cがロータのマグ
ネット部の外周面に対向している範囲は請求項でいう第
1の所定範囲である。
【0060】またステータ22の第2外側磁極部22
d、22e、22fは着磁位相に対して同位相になるよ
うに360/(n/2)度の整数倍、すなわちθ2=4
5度の整数倍お互いにずらして形成されている。第1の
外側磁極と第2の外側磁極は全体がθ3=(180/n
+A×360/n)度すなわち(11.25+22.5
×A)度ずれて配置されている。ここでAは整数。本実施
例ではθ3=101.25度となっている。第1の外側
磁極と第2の外側磁極とは、ロータの軸方向と平行方向
に関してのロータに対向する範囲は重なっている。即ち
ロータのマグネット部の各着磁部は回転位置によって、
第1の外側磁極に対向する位置にきたり第2の外側磁極
に対向する位置に来たりする。
d、22e、22fは着磁位相に対して同位相になるよ
うに360/(n/2)度の整数倍、すなわちθ2=4
5度の整数倍お互いにずらして形成されている。第1の
外側磁極と第2の外側磁極は全体がθ3=(180/n
+A×360/n)度すなわち(11.25+22.5
×A)度ずれて配置されている。ここでAは整数。本実施
例ではθ3=101.25度となっている。第1の外側
磁極と第2の外側磁極とは、ロータの軸方向と平行方向
に関してのロータに対向する範囲は重なっている。即ち
ロータのマグネット部の各着磁部は回転位置によって、
第1の外側磁極に対向する位置にきたり第2の外側磁極
に対向する位置に来たりする。
【0061】ステータ22の第2外側磁極部22d、2
2e、22fがロータのマグネット部の外周面に対向し
ている範囲は請求項でいう第2の所定範囲である。図に
示すように前記第1の所定範囲と第2の所定範囲とは異
なる位置にある。
2e、22fがロータのマグネット部の外周面に対向し
ている範囲は請求項でいう第2の所定範囲である。図に
示すように前記第1の所定範囲と第2の所定範囲とは異
なる位置にある。
【0062】ステータ22は単一の部材から構成され、
第1の外側磁極部22a、22b、22cと第2の外側
磁極部22d、22e、22fは一体的に構成されてい
る。このため第1の外側磁極部22a、22b、22c
と第2の外側磁極部22d、22e、22fとの相互誤
差は小さく抑えられ、組み立てによるモータの性能のば
らつきは小さく抑えられる。
第1の外側磁極部22a、22b、22cと第2の外側
磁極部22d、22e、22fは一体的に構成されてい
る。このため第1の外側磁極部22a、22b、22c
と第2の外側磁極部22d、22e、22fとの相互誤
差は小さく抑えられ、組み立てによるモータの性能のば
らつきは小さく抑えられる。
【0063】内筒部22gはロータ21のマグネット部
の内周面と対向する内側磁極部を構成している。嵌合穴
22hは前記ロータ21の軸部21tを回転可能に嵌合
している。
の内周面と対向する内側磁極部を構成している。嵌合穴
22hは前記ロータ21の軸部21tを回転可能に嵌合
している。
【0064】内筒部22gにより構成される内側磁極部
と第1の外側磁極部22a、22b、22c及び第2の
外側磁極22d、22e、22fとでロータ21のマグ
ネット部を挟む構成になる。本実施例では更に内筒部2
2gも第1の外側磁極部22a、22b、22c及び第
2の外側磁極部22d、22e、22fと一体的に構成
されている。このため第1の外側磁極部22a、22
b、22cと内側磁極部との相互差や第2の外側磁極部
22d、22e、22fと内側磁極部の相互誤差は小さ
く抑えられ、組み立てによるモータの性能のばらつきは
小さく抑えられる。
と第1の外側磁極部22a、22b、22c及び第2の
外側磁極22d、22e、22fとでロータ21のマグ
ネット部を挟む構成になる。本実施例では更に内筒部2
2gも第1の外側磁極部22a、22b、22c及び第
2の外側磁極部22d、22e、22fと一体的に構成
されている。このため第1の外側磁極部22a、22
b、22cと内側磁極部との相互差や第2の外側磁極部
22d、22e、22fと内側磁極部の相互誤差は小さ
く抑えられ、組み立てによるモータの性能のばらつきは
小さく抑えられる。
【0065】23は第1のコイルで第1の外側磁極部2
2a、22b、22cの周りに巻回されており、通電さ
れることにより第1の外側磁極部22a、22b、22
cと第1の外側磁極部22a、22b、22cと対向す
る内側磁極部である内筒部22gの一部を励磁する。勿
論この場合第1の外側磁極部とそれに対向する内側磁極
部とはお互いに異なる極に励磁される。
2a、22b、22cの周りに巻回されており、通電さ
れることにより第1の外側磁極部22a、22b、22
cと第1の外側磁極部22a、22b、22cと対向す
る内側磁極部である内筒部22gの一部を励磁する。勿
論この場合第1の外側磁極部とそれに対向する内側磁極
部とはお互いに異なる極に励磁される。
【0066】24は第2のコイルで第2の外側磁極部2
2d、22e、22fの周りに巻回されており、通電さ
れることにより第2の外側磁極部22d、22e、22
fと第2の外側磁極部22d、22e、22fと対向す
る内側磁極部である内筒部22gの一部を励磁する。勿
論この場合第2の外側磁極部とそれに対向する内側磁極
部とはお互いに異なる極に励磁される。
2d、22e、22fの周りに巻回されており、通電さ
れることにより第2の外側磁極部22d、22e、22
fと第2の外側磁極部22d、22e、22fと対向す
る内側磁極部である内筒部22gの一部を励磁する。勿
論この場合第2の外側磁極部とそれに対向する内側磁極
部とはお互いに異なる極に励磁される。
【0067】内筒部22gは第1の外側磁極部22a、
22b、22cに対向する部分と第2の外側磁極部22
d、22e、22fとでは第1のコイル23、第2のコ
イル24によって独立に励磁されることになる。第1の
コイル23によって励磁される第1の外側磁極部22
a、22b、22cに対向する部分を今後、第1の内側
磁極と呼び、第2のコイル24によって励磁される第2
の外側磁極部22d、22e、22fに対向する部分を
今後、第2の内側磁極と呼ぶ。第1の内側磁極と第2の
内側磁極は本実施例のように一体で構成されても良い
し、別体で構成されても良いし、第1の外側磁極部22
a、22b、22c或いは第2の外側磁極部22d、2
2e、22fのように筒形状を切欠き、軸と平行方向に
延びる歯のように構成されても良い。
22b、22cに対向する部分と第2の外側磁極部22
d、22e、22fとでは第1のコイル23、第2のコ
イル24によって独立に励磁されることになる。第1の
コイル23によって励磁される第1の外側磁極部22
a、22b、22cに対向する部分を今後、第1の内側
磁極と呼び、第2のコイル24によって励磁される第2
の外側磁極部22d、22e、22fに対向する部分を
今後、第2の内側磁極と呼ぶ。第1の内側磁極と第2の
内側磁極は本実施例のように一体で構成されても良い
し、別体で構成されても良いし、第1の外側磁極部22
a、22b、22c或いは第2の外側磁極部22d、2
2e、22fのように筒形状を切欠き、軸と平行方向に
延びる歯のように構成されても良い。
【0068】ステータ2の第1の外側磁極部22a、2
2b、22c或いは第2の外側磁極部22d、22e、
22fは円筒を切欠き、ステータ外周面に沿ってモータ
軸に平行な方向に延出する歯により構成しているので、
モータの直径を最小限に抑えることができる。もし外側
磁極部を半径方向に延びる凹凸で形成するとその分モー
タの直径は大きくなってしまうのである。
2b、22c或いは第2の外側磁極部22d、22e、
22fは円筒を切欠き、ステータ外周面に沿ってモータ
軸に平行な方向に延出する歯により構成しているので、
モータの直径を最小限に抑えることができる。もし外側
磁極部を半径方向に延びる凹凸で形成するとその分モー
タの直径は大きくなってしまうのである。
【0069】ステータ2の第1の外側磁極部22a、2
2b、22cと内筒部22gの一部の第1の内側磁極は
ロータ21のマグネット部の外周面及び内周面に対向し
て、該マグネット部を挟み込むように形成されており、
第2の外側磁極部部22d、22e、22fと内筒部2
2gの一部の第2の内側磁極はロータ21のマグネット
部の外周面及び内周面に対向して、該マグネット部を挟
み込むように形成されている。第1のコイル23への通
電により第1の外側磁極部22a、22b、22cと第
1の内側磁極が励磁されるのであるが、その間に発生す
る磁束はロータ21のマグネット部横切るので、効果的
に該マグネットに作用する。同様に第2のコイル24へ
の通電により第2の外側磁極部22d、22e、22f
と第2の内側磁極が励磁されるのであるが、その間に発
生する磁束はロータ21のマグネット部横切るので、効
果的に該マグネットに作用する。
2b、22cと内筒部22gの一部の第1の内側磁極は
ロータ21のマグネット部の外周面及び内周面に対向し
て、該マグネット部を挟み込むように形成されており、
第2の外側磁極部部22d、22e、22fと内筒部2
2gの一部の第2の内側磁極はロータ21のマグネット
部の外周面及び内周面に対向して、該マグネット部を挟
み込むように形成されている。第1のコイル23への通
電により第1の外側磁極部22a、22b、22cと第
1の内側磁極が励磁されるのであるが、その間に発生す
る磁束はロータ21のマグネット部横切るので、効果的
に該マグネットに作用する。同様に第2のコイル24へ
の通電により第2の外側磁極部22d、22e、22f
と第2の内側磁極が励磁されるのであるが、その間に発
生する磁束はロータ21のマグネット部横切るので、効
果的に該マグネットに作用する。
【0070】さらに、ロータ21のマグネット部は前記
したように射出成形等により形成される中空円筒形状の
プラスチックマグネット材料により構成されているの
で、円筒形状の半径方向厚さを非常に薄くすることがで
きる。
したように射出成形等により形成される中空円筒形状の
プラスチックマグネット材料により構成されているの
で、円筒形状の半径方向厚さを非常に薄くすることがで
きる。
【0071】そのため、第1の外側磁極部22a、22
b、22cと第1の内側磁極との距離及び第2の外側磁
極部22d、22e、22fと第2の内側磁極との距離
を非常に小さくでき、第1のコイル23と第1の外側磁
極部22a、22b、22cと第1の内側磁極により形
成される磁気回路と第2のコイル24と第2の外側磁極
部22d、22e、22fと第2の内側磁極により形成
される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。
これにより、少ない電流で多くの磁束を発生させること
ができ、モータの出力アップ、低消費電力化、コイルの
小型化を達成することができる。
b、22cと第1の内側磁極との距離及び第2の外側磁
極部22d、22e、22fと第2の内側磁極との距離
を非常に小さくでき、第1のコイル23と第1の外側磁
極部22a、22b、22cと第1の内側磁極により形
成される磁気回路と第2のコイル24と第2の外側磁極
部22d、22e、22fと第2の内側磁極により形成
される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。
これにより、少ない電流で多くの磁束を発生させること
ができ、モータの出力アップ、低消費電力化、コイルの
小型化を達成することができる。
【0072】第1のコイル23と第1の外側磁極部22
a、22b、22cと第1の内側磁極により形成される
磁気回路において発生する磁束はロータ21のマグネッ
ト部に作用し、また、第2のコイル24と第1の外側磁
極部22d、22e、22fと第2の内側磁極により形
成される磁気回路において発生する磁束はロータ21の
マグネット部に作用する構成になっており、ロータが回
転していくとそれぞれの磁気回路で用いるマグネットは
全く同一のもので、全く同一の範囲を利用する構成とな
っている。ロータのマグネット部の全く同じ個所を利用
するので、着磁によるバラツキなどによる悪影響を受け
ずに安定した性能となるモータとすることができる。
a、22b、22cと第1の内側磁極により形成される
磁気回路において発生する磁束はロータ21のマグネッ
ト部に作用し、また、第2のコイル24と第1の外側磁
極部22d、22e、22fと第2の内側磁極により形
成される磁気回路において発生する磁束はロータ21の
マグネット部に作用する構成になっており、ロータが回
転していくとそれぞれの磁気回路で用いるマグネットは
全く同一のもので、全く同一の範囲を利用する構成とな
っている。ロータのマグネット部の全く同じ個所を利用
するので、着磁によるバラツキなどによる悪影響を受け
ずに安定した性能となるモータとすることができる。
【0073】上記構成によれば、第1のコイルへの通電
により発生する磁束は、第1の外側磁極と第1の内側磁極
の間に位置し外周面が周方向に分割して異なる極に交互
に着磁された中空円筒部であるロータの21のマグネッ
ト部に効果的に作用し、第2のコイルへの通電により発
生する磁束は、第2の外側磁極と第2の内側磁極の間に
位置し外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁
された中空円筒部であるロータのマグネット部に効果的
に作用するようになるのでロータであるマグネットの回
転出力は高くなる。つまりコンパクトでありながら高出
力なアクチエータとすることができる。更に第1の外側
磁極と第2外側磁極とは、同一のロータに対してそれぞ
れ異なる角度範囲に関して対向するように構成されてお
り、またロータの軸方向と平行方向に関する位置は重な
るように配置されているので、ロータは軸方向に関して
短く構成できるので、軸方向と平行方向に関する長さに
ついても短いモータとすることができる。
により発生する磁束は、第1の外側磁極と第1の内側磁極
の間に位置し外周面が周方向に分割して異なる極に交互
に着磁された中空円筒部であるロータの21のマグネッ
ト部に効果的に作用し、第2のコイルへの通電により発
生する磁束は、第2の外側磁極と第2の内側磁極の間に
位置し外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁
された中空円筒部であるロータのマグネット部に効果的
に作用するようになるのでロータであるマグネットの回
転出力は高くなる。つまりコンパクトでありながら高出
力なアクチエータとすることができる。更に第1の外側
磁極と第2外側磁極とは、同一のロータに対してそれぞ
れ異なる角度範囲に関して対向するように構成されてお
り、またロータの軸方向と平行方向に関する位置は重な
るように配置されているので、ロータは軸方向に関して
短く構成できるので、軸方向と平行方向に関する長さに
ついても短いモータとすることができる。
【0074】25は非磁性材料からなるカバーで内周部
がステータ22の第1の外側磁極部22a、22b、2
2cや第2の外側磁極部22d、22e、22fの外周
面に取り付けられ、嵌合穴25aはロータ21の軸部2
1sを回転可能に嵌合している。
がステータ22の第1の外側磁極部22a、22b、2
2cや第2の外側磁極部22d、22e、22fの外周
面に取り付けられ、嵌合穴25aはロータ21の軸部2
1sを回転可能に嵌合している。
【0075】ファン27の回転により発生する空気流は
ステータ22の空気穴22iから入り、矢印A方向に流
れてカバー25の窓25cへと抜けていき、カバー25
が冷却される。
ステータ22の空気穴22iから入り、矢印A方向に流
れてカバー25の窓25cへと抜けていき、カバー25
が冷却される。
【0076】実施例1と同様に前記カバー25に接触し
ている不図示の電子部品等の被冷却部品から発生する熱
はカバー25に熱を伝え、ファン27の回転により発生
する空気流により冷却される。
ている不図示の電子部品等の被冷却部品から発生する熱
はカバー25に熱を伝え、ファン27の回転により発生
する空気流により冷却される。
【0077】次に、図12〜図15を参照して、本発明
の第2の実施例に係るステップモータの動作を説明す
る。図12は、第1のコイル23に通電しステータ22
の第1の外側磁極部22a、22b、22cをN極と
し、内筒部22gの一部で第1の外側磁極部22a、2
2b、22cに対向する内側磁極部即ち第1の内側磁極
部をS極となるように励磁している状態である。この状
態では第2のコイルには通電は行っていない。
の第2の実施例に係るステップモータの動作を説明す
る。図12は、第1のコイル23に通電しステータ22
の第1の外側磁極部22a、22b、22cをN極と
し、内筒部22gの一部で第1の外側磁極部22a、2
2b、22cに対向する内側磁極部即ち第1の内側磁極
部をS極となるように励磁している状態である。この状
態では第2のコイルには通電は行っていない。
【0078】図12の状態から第1のコイル23への通
電方向を遮断し、同時に第2のコイル24に通電しステ
ータ22の第2の外側磁極部22d、22e、22fを
N極とし、内筒部22gの一部で第2の外側磁極部22
d、22e、22fに対向する内側磁極部即ち第2の内
側磁極部をS極となるように励磁すると図13に示すよ
うにロータ21は反時計方向に11.25度回転する。
電方向を遮断し、同時に第2のコイル24に通電しステ
ータ22の第2の外側磁極部22d、22e、22fを
N極とし、内筒部22gの一部で第2の外側磁極部22
d、22e、22fに対向する内側磁極部即ち第2の内
側磁極部をS極となるように励磁すると図13に示すよ
うにロータ21は反時計方向に11.25度回転する。
【0079】図13の状態から第2のコイル24への通
電方向を遮断し、同時に第1のコイル23に図12の状
態とは逆方向の通電即ち第1の外側磁極部22a、22
b、22cをS極、内筒部22gの一部で第1の外側磁
極部22a、22b、22cに対向する内側磁極部即ち
第1の内側磁極部をN極となるように励磁すると図14
に示すようにロータ21は反時計方向にさらに11.2
5度回転する。
電方向を遮断し、同時に第1のコイル23に図12の状
態とは逆方向の通電即ち第1の外側磁極部22a、22
b、22cをS極、内筒部22gの一部で第1の外側磁
極部22a、22b、22cに対向する内側磁極部即ち
第1の内側磁極部をN極となるように励磁すると図14
に示すようにロータ21は反時計方向にさらに11.2
5度回転する。
【0080】図14の状態から第1のコイル23への通
電方向を遮断し、同時に第2のコイル24に図13の状
態とは逆方向の通電即ち第2の外側磁極部22d、22
e、22fをS極、内筒部22gの一部で第22の外側
磁極部22d、22e、22fに対向する内側磁極部即
ち第2の内側磁極部をN極となるように励磁すると図1
5に示すようにロータ21は反時計方向に更に11.2
5度回転する。
電方向を遮断し、同時に第2のコイル24に図13の状
態とは逆方向の通電即ち第2の外側磁極部22d、22
e、22fをS極、内筒部22gの一部で第22の外側
磁極部22d、22e、22fに対向する内側磁極部即
ち第2の内側磁極部をN極となるように励磁すると図1
5に示すようにロータ21は反時計方向に更に11.2
5度回転する。
【0081】以後、このように第1のコイル23及び第
2のコイル24への通電方向を順次切り換え或いは遮断
していくことにより、ロータ21は通電位相に応じた位
置へと回転していくことになる。
2のコイル24への通電方向を順次切り換え或いは遮断
していくことにより、ロータ21は通電位相に応じた位
置へと回転していくことになる。
【0082】ここで、上記のようなモータが超小型化と
する上で最適な構成であることについて説明する。上記
構成によれば第1のコイル23、第2のコイル24によ
り発生する磁束はそれぞれが外側磁極部と内側磁極部と
の間にあるロータのマグネット部を横切ることから、磁
束を効果的に作用させることが可能となり、モータ出力
の向上を図ることが可能となる。
する上で最適な構成であることについて説明する。上記
構成によれば第1のコイル23、第2のコイル24によ
り発生する磁束はそれぞれが外側磁極部と内側磁極部と
の間にあるロータのマグネット部を横切ることから、磁
束を効果的に作用させることが可能となり、モータ出力
の向上を図ることが可能となる。
【0083】更に第1の外側磁極と第2外側磁極とは、
同一のロータに対してそれぞれ異なる角度範囲に関して
対向するように構成されているので、ロータは軸方向に
関して短く構成できるので、軸方向と平行方向に関する
長さについても短いモータとすることができる。
同一のロータに対してそれぞれ異なる角度範囲に関して
対向するように構成されているので、ロータは軸方向に
関して短く構成できるので、軸方向と平行方向に関する
長さについても短いモータとすることができる。
【0084】第1のコイル23と第1の外側磁極部22
a、22b、22cと第1の内側磁極により形成される
磁気回路において発生する磁束はロータ21のマグネッ
ト部に作用し、また、第2のコイル24と第1の外側磁
極部22d、22e、22fと第2の内側磁極により形
成される磁気回路において発生する磁束はロータ21の
マグネット部に作用する構成になっており、ロータが回
転していくとそれぞれの磁気回路で用いるマグネットは
全く同一のもので、全く同一の範囲を利用する構成とな
っている。ロータのマグネット部の全く同じ個所を利用
するので、着磁によるバラツキなどによる悪影響を受け
ずに安定した性能となるモータとすることができる。
a、22b、22cと第1の内側磁極により形成される
磁気回路において発生する磁束はロータ21のマグネッ
ト部に作用し、また、第2のコイル24と第1の外側磁
極部22d、22e、22fと第2の内側磁極により形
成される磁気回路において発生する磁束はロータ21の
マグネット部に作用する構成になっており、ロータが回
転していくとそれぞれの磁気回路で用いるマグネットは
全く同一のもので、全く同一の範囲を利用する構成とな
っている。ロータのマグネット部の全く同じ個所を利用
するので、着磁によるバラツキなどによる悪影響を受け
ずに安定した性能となるモータとすることができる。
【0085】また、ロータ21は軸部21s、21tを
備えておりこの部分で回転可能に保持されているが、第
1の外側磁極部及び第2の外側磁極部をモータ軸と平行
な方向に延出する極歯により構成したので、モータの実
質的な駆動部の占有体積つまりモータの外径と内径の間
の体積(ドーナツ形状の幅寸法)を最小限に抑えること
ができる。もし外側磁極部を半径方向に延びる凹凸で形
成するとその分モータの占有体積つまりモータの外径と
内径の間の体積は大きくなってしまうが、本発明を適用
した本実施例に係るモータでは、モータ軸と平行な方向
に延出する歯により外側磁極部を形成するので、モータ
の占有体積つまりモータの外径と内径の間の体積を最小
限に抑えることができる。
備えておりこの部分で回転可能に保持されているが、第
1の外側磁極部及び第2の外側磁極部をモータ軸と平行
な方向に延出する極歯により構成したので、モータの実
質的な駆動部の占有体積つまりモータの外径と内径の間
の体積(ドーナツ形状の幅寸法)を最小限に抑えること
ができる。もし外側磁極部を半径方向に延びる凹凸で形
成するとその分モータの占有体積つまりモータの外径と
内径の間の体積は大きくなってしまうが、本発明を適用
した本実施例に係るモータでは、モータ軸と平行な方向
に延出する歯により外側磁極部を形成するので、モータ
の占有体積つまりモータの外径と内径の間の体積を最小
限に抑えることができる。
【0086】上記構成によれば、第1のコイルへの通電
により発生する磁束は、第1の外側磁極と第1の内側磁極
の間に位置し外周面が周方向に分割して異なる極に交互
に着磁されたマグネットに効果的に作用し、第2のコイ
ルへの通電により発生する磁束は、第2の外側磁極と第
2の内側磁極の間に位置し外周面が周方向に分割して異
なる極に交互に着磁された前記マグネットに効果的に作
用するようになるのでマグネットの回転出力は高くな
る。
により発生する磁束は、第1の外側磁極と第1の内側磁極
の間に位置し外周面が周方向に分割して異なる極に交互
に着磁されたマグネットに効果的に作用し、第2のコイ
ルへの通電により発生する磁束は、第2の外側磁極と第
2の内側磁極の間に位置し外周面が周方向に分割して異
なる極に交互に着磁された前記マグネットに効果的に作
用するようになるのでマグネットの回転出力は高くな
る。
【0087】更に第1の外側磁極と第2外側磁極とは、
同一のマグネットに対してそれぞれ異なる角度範囲に関
して対向するように構成されているので、マグネットは
軸方向に関して短く構成でき、軸方向と平行方向に関す
る長さについても短いモータとすることができる。
同一のマグネットに対してそれぞれ異なる角度範囲に関
して対向するように構成されているので、マグネットは
軸方向に関して短く構成でき、軸方向と平行方向に関す
る長さについても短いモータとすることができる。
【0088】実施例1と同様、マグネットと一体的に回
転するファンをマグネットの内径部内に配置したのでモ
ータ自体の寸法は大きくならない。またファンはモータ
の中心付近まで構成できるので小型の電子部品をモータ
の回転中心付近に配置しても効率的に冷却することがで
きる。更にマグネットのうちトルクの発生する源である
ところはマグネットの外径であるため大きなトルクが発
生するモータとすることができる。
転するファンをマグネットの内径部内に配置したのでモ
ータ自体の寸法は大きくならない。またファンはモータ
の中心付近まで構成できるので小型の電子部品をモータ
の回転中心付近に配置しても効率的に冷却することがで
きる。更にマグネットのうちトルクの発生する源である
ところはマグネットの外径であるため大きなトルクが発
生するモータとすることができる。
【0089】また、2つのコイルの通電により第1の外側
磁極、第1の内側磁極、第2の外側磁極、第2の内側磁
極を励磁しているので安定的な回転を得ることができ
る。
磁極、第1の内側磁極、第2の外側磁極、第2の内側磁
極を励磁しているので安定的な回転を得ることができ
る。
【0090】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
円筒形状に形成されるとともに少なくとも外周面が周方
向に分割して異なる極に交互に着磁され回転中心を中心
として回転可能なマグネットを備え、該マグネットの軸
方向にコイルを配置し、前記コイルにより励磁され前記
マグネットの外周面に対向する外側磁極部と、前記コイ
ルにより励磁され前記マグネットの内周面に対向し中空
柱形状の内側磁極部と、前記マグネットの内径部に該マ
グネットと一体的配置されたファンとを備えた事を特徴
とするものであるから従来とは異なる全く新規な構成の
ファンモータとする事ができ、ファンモータを超小型化
するうえで最適な構成にできる。
円筒形状に形成されるとともに少なくとも外周面が周方
向に分割して異なる極に交互に着磁され回転中心を中心
として回転可能なマグネットを備え、該マグネットの軸
方向にコイルを配置し、前記コイルにより励磁され前記
マグネットの外周面に対向する外側磁極部と、前記コイ
ルにより励磁され前記マグネットの内周面に対向し中空
柱形状の内側磁極部と、前記マグネットの内径部に該マ
グネットと一体的配置されたファンとを備えた事を特徴
とするものであるから従来とは異なる全く新規な構成の
ファンモータとする事ができ、ファンモータを超小型化
するうえで最適な構成にできる。
【0091】上記構成において、ファンモータの径はマ
グネットの外周面に対向する外側磁極で決められ、モー
タ の軸方向の長さはコイル、マグネットを順に配置す
る事で決められモータを非常に小型化する事ができるも
のである。また、コイルにより発生する磁束は外側磁極
と内側磁極との間にある マグネットを横切るので効果
的に作用するので効率の良いファンモータとすることが
できる。
グネットの外周面に対向する外側磁極で決められ、モー
タ の軸方向の長さはコイル、マグネットを順に配置す
る事で決められモータを非常に小型化する事ができるも
のである。また、コイルにより発生する磁束は外側磁極
と内側磁極との間にある マグネットを横切るので効果
的に作用するので効率の良いファンモータとすることが
できる。
【0092】マグネットと一体的に回転するファンを中
空柱形状の内側磁極部の内径部内に配置したのでファン
モータ自体の寸法は大きくならない。またファンはモー
タの中心付近まで構成できるので小型の電子部品をモー
タの回転中心付近に配置しても効率的に冷却することが
できる。
空柱形状の内側磁極部の内径部内に配置したのでファン
モータ自体の寸法は大きくならない。またファンはモー
タの中心付近まで構成できるので小型の電子部品をモー
タの回転中心付近に配置しても効率的に冷却することが
できる。
【0093】更にマグネットのうちトルクの発生する源
であるところはマグネットの外径であるため大きなトル
クが発生するファンモータとすることができる。
であるところはマグネットの外径であるため大きなトル
クが発生するファンモータとすることができる。
【0094】また円筒形状に形成されるとともに少なく
とも外周面が周方向にN分割して異なる極に交互に着磁
され回転中心を中心として回転可能なマグネットを備
え、該マグネットの軸方向にコイルを配置し、前記コイ
ルにより励磁され前記マグネットの外周面に(720/
N)度の整数倍の角度離れて各々が所定の角度A度だけ
対向して設けられた櫛歯形状の外側磁極部と、前記コイ
ルにより励磁され前記マグネットの内周面に対向し中空
柱形状の内側磁極部と、前記マグネットと一体的に回転
し回転中心に関して不均衡な質量となる形状で構成され
前記内側磁極部の中空円筒部内径部の空間に配置された
分銅とを備えたものであり、更には前記マグネットの外
周部に対向する前記外側磁極部の櫛歯形状の各対向角A
度、マグネットの外径寸法D1、マグネットの内径寸法D
2とするとA>(248.4/N)−58.86×(D1−
D2)/(D1×π)となるように設定してあるので、ファ
ンモータを超小型化するうえで最適な構成にできる。
とも外周面が周方向にN分割して異なる極に交互に着磁
され回転中心を中心として回転可能なマグネットを備
え、該マグネットの軸方向にコイルを配置し、前記コイ
ルにより励磁され前記マグネットの外周面に(720/
N)度の整数倍の角度離れて各々が所定の角度A度だけ
対向して設けられた櫛歯形状の外側磁極部と、前記コイ
ルにより励磁され前記マグネットの内周面に対向し中空
柱形状の内側磁極部と、前記マグネットと一体的に回転
し回転中心に関して不均衡な質量となる形状で構成され
前記内側磁極部の中空円筒部内径部の空間に配置された
分銅とを備えたものであり、更には前記マグネットの外
周部に対向する前記外側磁極部の櫛歯形状の各対向角A
度、マグネットの外径寸法D1、マグネットの内径寸法D
2とするとA>(248.4/N)−58.86×(D1−
D2)/(D1×π)となるように設定してあるので、ファ
ンモータを超小型化するうえで最適な構成にできる。
【0095】つまりファンモータの径はマグネットの径
にステータの磁極を対向させるだけの大きさがあればよ
く、また、ファンモータの長さはマグネットの長さにコ
イルの長さを加えただけの長さがあれば良い事になる。
このためファンモータの大きさは、マグネットおよびコ
イルの径と長さによって決まるもので、マグネットおよ
びコイルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすればファ
ンモータを超小型にする事ができるものである。マグネ
ットと一体的に回転するファンを中空柱形状の内側磁極
部の内径部内に配置したのでファンモータ自体の寸法は
大きくならない。またファンはモータの中心付近まで構
成できるので小型の電子部品をモータの回転中心付近に
配置しても効率的に冷却することができる。
にステータの磁極を対向させるだけの大きさがあればよ
く、また、ファンモータの長さはマグネットの長さにコ
イルの長さを加えただけの長さがあれば良い事になる。
このためファンモータの大きさは、マグネットおよびコ
イルの径と長さによって決まるもので、マグネットおよ
びコイルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすればファ
ンモータを超小型にする事ができるものである。マグネ
ットと一体的に回転するファンを中空柱形状の内側磁極
部の内径部内に配置したのでファンモータ自体の寸法は
大きくならない。またファンはモータの中心付近まで構
成できるので小型の電子部品をモータの回転中心付近に
配置しても効率的に冷却することができる。
【0096】更にマグネットのうちトルクの発生する源
であるところはマグネットの外径であるため大きなトル
クが発生するファンモータとすることができる。
であるところはマグネットの外径であるため大きなトル
クが発生するファンモータとすることができる。
【0097】マグネットの着磁された極と極の境目が前
記外側磁極部の櫛歯の中心に位置だしされ、モータの停
止時からコイルへの最初の通電時にはコイルから発生す
る磁束がマグネットに作用する力はマグネットの回転中
心に向かわずに安定して回転の起動ができるようにな
る。このようにマグネットの初期位置を安定して回転の
起動ができるように位置に設定する手段としてマグネッ
トと外側磁極を利用して構成しているので安価に構成で
きる。
記外側磁極部の櫛歯の中心に位置だしされ、モータの停
止時からコイルへの最初の通電時にはコイルから発生す
る磁束がマグネットに作用する力はマグネットの回転中
心に向かわずに安定して回転の起動ができるようにな
る。このようにマグネットの初期位置を安定して回転の
起動ができるように位置に設定する手段としてマグネッ
トと外側磁極を利用して構成しているので安価に構成で
きる。
【0098】またマグネット1は前記したように射出成
形により形成されるプラスチックマグネット材料により
構成されており、これにより円筒形状の半径方向に関し
ての厚さは非常に薄く構成する事ができる。
形により形成されるプラスチックマグネット材料により
構成されており、これにより円筒形状の半径方向に関し
ての厚さは非常に薄く構成する事ができる。
【0099】そのためステータ18の外側磁極18a,
18bと内側磁極18c,18dとの距離を非常に小さ
くできコイル2とステータにより形成される磁気回路の
磁気抵抗は小さく構成できる。これにより少ない電流で
多くの磁束を発生させる事ができモータの出力アップ、
低消費電力化、コイルの小型化が達成される事になる。
特にマグネット1の材料としてNd-Fe-B系希土類磁性粉
とポリアミドなどの熱可塑性樹脂バインダー材との混合
物を射出成形することにより形成されたプラスチックマ
グネットを用いている。これによりコンプレッション成
形されたマグネットの場合の曲げ強度が500Kgf/cm2
程度なのに対して、例えばポリアミド樹脂をバインダー
材として使用した場合800Kgf/cm2以上の曲げ強度が
得られコンプレッション成形では出来ない、薄肉円筒形
状を形成することが出来る。薄肉円筒状に構成した事は
前記したように外側磁極と内側磁極の距離を短く設定す
ることができ小さな起磁力により多くの磁束を発生でき
るのでモータの性能を高める。
18bと内側磁極18c,18dとの距離を非常に小さ
くできコイル2とステータにより形成される磁気回路の
磁気抵抗は小さく構成できる。これにより少ない電流で
多くの磁束を発生させる事ができモータの出力アップ、
低消費電力化、コイルの小型化が達成される事になる。
特にマグネット1の材料としてNd-Fe-B系希土類磁性粉
とポリアミドなどの熱可塑性樹脂バインダー材との混合
物を射出成形することにより形成されたプラスチックマ
グネットを用いている。これによりコンプレッション成
形されたマグネットの場合の曲げ強度が500Kgf/cm2
程度なのに対して、例えばポリアミド樹脂をバインダー
材として使用した場合800Kgf/cm2以上の曲げ強度が
得られコンプレッション成形では出来ない、薄肉円筒形
状を形成することが出来る。薄肉円筒状に構成した事は
前記したように外側磁極と内側磁極の距離を短く設定す
ることができ小さな起磁力により多くの磁束を発生でき
るのでモータの性能を高める。
【0100】また、射出成形マグネットは、表面に薄い
樹脂皮膜が形成されるため錆の発生がコンプレッション
マグネットに比較して大幅に少ないため塗装などの防錆
処理を廃止できる。
樹脂皮膜が形成されるため錆の発生がコンプレッション
マグネットに比較して大幅に少ないため塗装などの防錆
処理を廃止できる。
【図1】図1は本発明に係るモータの分解斜視図であ
る。
る。
【図2】図2は図1に示すモータの組み立て完成状態の
断面図である。
断面図である。
【図3】図3は図2に示すモータのロータの回転動作説
明図である。
明図である。
【図4】図4は図2に示すモータのロータの回転動作説
明図である。
明図である。
【図5】図5は図2に示すモータのロータの回転動作説
明図である。
明図である。
【図6】図6は図2に示すモータのロータの回転動作説
明図である。
明図である。
【図7】図7はコキングトルクの様子をあらわすグラフ
である。
である。
【図8】図8は外側磁極の幅寸法とコキングトルク、磁
石寸法の関係を表すグラフである。
石寸法の関係を表すグラフである。
【図9】図9は本発明を適用した第2実施例に係るモー
タの分解斜視図である。
タの分解斜視図である。
【図10】図10は図9のモータの縦断面図である。
【図11】図11はステータとコイルの関係を示す平面
図である。
図である。
【図12】図12は本発明を適用した一実施例に係るモ
ータがある回転位置にあるときの状態のロータ1のマグ
ネット部とステータの関係を示す断面図である。
ータがある回転位置にあるときの状態のロータ1のマグ
ネット部とステータの関係を示す断面図である。
【図13】図13は本発明を適用した一実施例に係るモ
ータが図12の状態から反時計方向に所定角度だけ回転
したときの状態のマグネット部とステータの関係を示す
断面図である。
ータが図12の状態から反時計方向に所定角度だけ回転
したときの状態のマグネット部とステータの関係を示す
断面図である。
【図14】図14は本発明を適用した一実施例に係るモ
ータが図13の状態から反時計方向に所定角度だけ回転
したときの状態のマグネット部とステータの関係を示す
断面図である。
ータが図13の状態から反時計方向に所定角度だけ回転
したときの状態のマグネット部とステータの関係を示す
断面図である。
【図15】図15は本発明を適用した一実施例に係るモ
ータが図14の状態から反時計方向に所定角度だけ回転
したときの状態のマグネット部とステータの関係を示す
断面図である。
ータが図14の状態から反時計方向に所定角度だけ回転
したときの状態のマグネット部とステータの関係を示す
断面図である。
【図16】図16は従来のファンモータの断面図であ
る。
る。
1 ロータ
2 コイル
18 ステータ
20 カバー
21 マグネット
22 ステータ
23 コイル
24 コイル
25 カバー
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
H02K 1/14 H02K 1/14 C 5H621
1/27 501 1/27 501A 5H622
7/14 7/14 A
Fターム(参考) 3H022 AA02 BA03 CA06 CA49 CA50
DA03
3H034 AA02 AA11 BB02 BB06 BB20
CC05 DD28 EE03
3H035 AA04 AA06
5H002 AA01 AB01 AB04 AE02
5H607 AA12 BB01 BB07 BB09 BB14
BB25 CC05 DD05 DD14 FF04
5H621 AA02 BB07 GA02 GA07 GB10
HH05 JK10 JK13 JK17 JK19
5H622 AA02 CA01 CA06 CA13 DD02
DD04 PP19 PP20 QA03 QA08
Claims (3)
- 【請求項1】円筒形状に形成されるとともに少なくとも
外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁され回
転中心を中心として回転可能なマグネットを備え、該マ
グネットの軸方向にコイルを配置し、前記コイルにより
励磁され前記マグネットの外周面に対向する外側磁極部
と、前記コイルにより励磁され前記マグネットの内周面
に対向し中空柱形状の内側磁極部と、前記マグネットの
内径部に該マグネットと一体的配置されたファンとを備
えた事を特徴とする冷却ファンモータ。 - 【請求項2】円筒形状に形成されるとともに少なくとも
外周面が周方向にN分割して異なる極に交互に着磁され
回転中心を中心として回転可能なマグネットを備え、該
マグネットの軸方向にコイルを配置し、前記コイルによ
り励磁され前記マグネットの外周面に(720/N)度
の整数倍の角度離れて各々が所定の角度A度だけ対向し
て設けられた櫛歯形状の外側磁極部と、前記コイルによ
り励磁され前記マグネットの内周面に対向し中空柱形状
の内側磁極部と、前記マグネットの内径部に該マグネッ
トと一体的配置されたファンとを備えたものであり、前
記マグネットの外周部に対向する前記外側磁極部の櫛歯
形状の各対向角A度、マグネットの外径寸法D1、マグ
ネットの内径寸法D2とするとA>(248.4/N)−
58.86×(D1−D2)/(D1×π)と設定してあるこ
とを特徴とする冷却ファンモータ。 - 【請求項3】少なくとも外周面が周方向に分割して異な
る極に交互に着磁された中空円筒形状のマグネット部を
備え回転中心を中心として回転可能なロータと、第1の
コイルと、該第1のコイルにより励磁され前記ロータの
中空円筒形状のマグネット部の第1の所定の角度範囲内
の外周面に対向する第1の外側磁極部と前記第1のコイル
により励磁され前記ロータの中空円筒形状のマグネット
部の内周面に対向する第1の内側磁極部と、第2のコイル
と、該第2のコイルにより励磁され前記第1の所定の角
度範囲内以外の前記ロータの中空円筒形状のマグネット
部の第2の所定の角度範囲内の外周面に対向する第2の
外側磁極部と前記第2のコイルにより励磁され前記ロー
タの中空円筒形状のマグネット部の内周面に対向する第
2の内側磁極部と、前記マグネット部の内径側に該マグ
ネットと一体的配置されたファンとを備えた事を特徴と
する冷却ファンモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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2001
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