JP2015080355A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサを配置しつつもコストアップ及び大型化を抑制できるブラシレスモータを提供する。
【解決手段】ブラシレスモータ３０は、同一円周上に隙間を空けて配置された９個のティース４４がコアヨーク４３から突出されたステータコア４２と、各ティース４４に外嵌されたインシュレータ４５と、各ティース４４にインシュレータ４５を介して巻回されたコイル３９と、ティース４４と対向して配置された多極のマグネット４０を有しており、上記同一円周の中心を通る軸線周りに回転自在なロータ３１と、隣り合うティース４４の隙間に配置されたホール素子３４と、ステータコア４２の軸方向１０２の一端側においてインシュレータ４５に支持され、各ホール素子３４が実装されたプリント基板３５とを備える。プリント基板３５は、各コイル３９を結線する第１配線パターン８１及びホール素子３４と接続される第２配線パターン８２を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気センサによってロータの位置を検出可能なブラシレスモータに関する。

ブラシレスモータにおいて、磁界を形成するステータに対して回転するロータの回転角を検知するホール素子などの磁気センサが設けられたものが知られている（例えば特許文献１〜３参照）。

特許文献１に開示されたブラシレスモータにおいて、ホール素子は、ロータに設けられた永久磁石とは別に、モータケースの後蓋に設けられた位相検出用永久磁石と対向して配置されている。

また、特許文献２、３に開示されたブラシレスモータにおいて、ホール素子は、回路基板における永久磁石とは反対側の面に実装されている。ここで、ホール素子が実装される位置は、ロータに設けられた永久磁石に対して軸方向に対向する位置である。

特開平６−２７６７１９号公報 特開２０１２−１２０３９６号公報 特開２０１０−９３９０５号公報

特許文献１に開示されたブラシレスモータでは、ロータに設けられた永久磁石に加えて位相検出用永久磁石を設ける必要があるため、ブラシレスモータのコストがアップしてしまう。

また、特許文献２、３に開示されたブラシレスモータでは、ホール素子は、永久磁石と軸方向に対向して配置されているため、ブラシレスモータが軸方向に大型化してしまう。

本発明は前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気センサを配置しつつもコストアップ及び大型化を抑制できるブラシレスモータを提供することにある。

(1) 本発明に係るブラシレスモータは、同一円周上に隙間を空けて配置された少なくとも３個のティースがコアヨークから突出されたステータコアと、上記各ティースに外嵌されたインシュレータと、上記各ティースに上記インシュレータを介して巻回されたコイルと、上記ティースと隙間を空けて対向して配置された多極のマグネットを有しており、上記同一円周の中心を通る軸線周りに回転自在なロータと、隣り合う上記ティースの隙間のうちの少なくとも３つの隙間にそれぞれ配置された磁気センサと、上記ステータコアの上記軸線の方向の一端側において上記インシュレータによって支持されており、上記各磁気センサが実装されたプリント基板とを備える。上記プリント基板は、上記各コイルを結線する第１配線パターン及び上記磁気センサと接続される第２配線パターンを有する。

上記構成によれば、隣り合うティースの隙間に配置された磁気センサは、ロータに設けられたマグネットと対向する。そのため、磁気センサは、ロータに設けられたマグネットの磁極に対応する電圧を出力する。よって、磁気センサ専用のマグネットを設ける必要がない。これにより、ブラシレスモータのコストアップを抑制できる。また、磁気センサが隣り合うティースの隙間に配置されるため、ブラシレスモータに磁気センサを配置する専用のスペースを設ける必要がない。そのため、ブラシレスモータの大型化を抑制できる。

また、一枚のプリント基板に、各コイルを結線する第１配線パターンと、磁気センサと接続される第２配線パターンとが形成されているため、プリント基板を複数枚配置する必要がない。これにより、プリント基板を複数枚設けることによるブラシレスモータのコストアップを抑制できる。また、プリント基板の配置のためのスペースを小さくできるため、ブラシレスモータの大型化を抑制できる。

(2) 上記各磁気センサは、上記ティースと当接することによって上記同一円周の周方向に対して位置決めされている。

上記構成によれば、磁気センサが周方向に位置決めされるため、磁気センサによるロータの回転位置の検出精度を向上させることができる。

(3) 上記ステータコアは上記ティースを９個有するものである。上記マグネットは８極である。上記コイルは、連続して隣り合う３個の上記ティースを一群として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する３つのコイル群を形成している。上記３つのコイル群は、上記第１配線パターンによって中性点が結線されている。

上記構成によれば、３つのコイル群は第１配線パターンによって中性点が結線されているため、循環電流が流れない。更に、コイルは、連続して隣り合う３個のティースを一群として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する３つのコイル群を形成している。これらのため、ブラシレスモータが不平衡に構成されていても、電気角に対する相電圧の正負の波形の非対称を小さくすることができる。

また、上記構成によれば、ステータコアはティースを９個有するものであり、マグネットは８極である。つまり、ブラシレスモータは、８極９スロットである。そして、８極９スロットのブラシレスモータは、他の極数及びスロット数（例えば６極９スロット）のブラシレスモータに比べて、コギングトルクが小さく、且つ高効率で相電圧を発生させることができる。また、スロット数が９スロットよりも多い場合、隣り合うティースの隙間が小さくなるため、当該隙間に磁気センサを配置するだけのスペースを形成することが困難であるが、９スロットのブラシレスモータは、隣り合うティースの隙間に磁気センサを配置するだけのスペースを形成することが容易である。

また、上記構成によれば、ロータが後述する（４）のように構成されることで不平衡に構成されている場合でも、相電圧の正負の波形の非対称を極めて小さくすることができる。

(4) 上記多極のマグネットは、各極毎の複数のマグネットで構成されている。上記ロータは、積層された複数の鋼板からなる筒形状のロータヨークを有している。上記各鋼板には、上記各マグネットが挿通される貫通孔が設けられている。上記貫通孔は、上記複数のマグネットのうち第１のマグネットが挿通される第１挿通領域と、当該第１挿通領域と上記同一円周の周方向に間隔を空けて配置されており上記複数のマグネットのうち第２のマグネットが挿通される第２挿通領域と、上記第１挿通領域及び上記第２挿通領域の対向する端部同士を連続させ、かつ上記ティースと対向する縁に開口する連通領域と、を有するものである。

上記構成によれば、第１のマグネット及び第２のマグネットの間に連通領域が設けられているため、第１のマグネット及び第２のマグネットの間におけるロータヨークの断面積が小さくなる。これにより、第１のマグネット及び第２のマグネットの間において、ロータヨークの磁気抵抗が大きくなる。その結果、第１のマグネットまたは第２のマグネットの一方による磁束の一部が、コイルへ向かわずに、第１のマグネットまたは第２のマグネットの他方へ向かってしまう所謂漏洩磁束を低減することができる。これにより、高い相電圧を得ることができるため、ロータを高効率で回転させることができる。

(5) 上記全鋼板において、上記第１挿通領域は上記周方向における上記連通領域の一方側に位置しており、上記第２挿通領域は上記周方向における上記連通領域の他方側に位置している。

上記構成によれば、全ての鋼板において、周方向における連通領域の位置が同じとなるため、連通領域の周方向の両側に対向して配置されている第１のマグネット及び第２のマグネット相互間の漏洩磁束を大きく低減させることができる。

(6) 上記各鋼板は、上記第１挿通領域が上記周方向における上記連通領域の一方側に位置し且つ上記第２挿通領域が上記周方向における上記連通領域の他方側に位置する第１鋼板、または、上記第１挿通領域が上記周方向における上記連通領域の他方側に位置し且つ上記第２挿通領域が上記周方向における上記連通領域の一方側に位置する第２鋼板のいずれかである。上記ロータヨークは、上記第１鋼板が積層された第１鋼板群と上記第２鋼板が積層された第２鋼板群とが積層されてなる。

上記構成によれば、第１鋼板群と第２鋼板群とで、周方向における連通領域の位置が異なる位置となる。そのため、ロータヨークにおいて連通領域の存在により強度が弱くなる部分を分散させることができる。

(7) 上記各鋼板は、上記第１挿通領域が上記周方向における上記連通領域の一方側に位置し且つ上記第２挿通領域が上記周方向における上記連通領域の他方側に位置する第１鋼板、または、上記第１挿通領域が上記周方向における上記連通領域の他方側に位置し且つ上記第２挿通領域が上記周方向における上記連通領域の一方側に位置する第２鋼板のいずれかである。上記ロータヨークは、上記第１鋼板と上記第２鋼板とが交互に積層されてなる。

上記構成によれば、軸線の方向に連続して隣り合う鋼板において、連通領域は異なる位置となる。そのため、ロータヨークにおいて連通領域の存在により強度が弱くなる部分を分散させることができる。

本発明に係るブラシレスモータによれば、磁気センサを配置しつつもコストアップ及び大型化を抑制できる。

図１は、本発明の実施形態に係るブラシレスモータ３０及びコントローラ３７の構成を示した模式図である。 図２は、ブラシレスモータ３０の斜視図である。 図３は、ブラシレスモータ３０の内部構成を示す平面図である。 図４は、ブラシレスモータ３０の内部構成を示す断面図である。 図５は、コイル３９の結線図である。 図６（Ａ）は、連通領域６３が設けられていないブラシレスモータ３０の内部構造を模式的に示す平面図であり、図６（Ｂ）、連通領域６３が設けられた本発明の実施形態に係るブラシレスモータ３０の内部構造を模式的に示す平面図である。 図７は、プリント基板３５の平面図である。 図８（Ａ）は、図６（Ａ）に示されたブラシレスモータ３０が動作されたときの電気角と相電圧との関係を示す図であり、図８（Ｂ）は、図６（Ｂ）に示されたブラシレスモータ３０が動作されたときの電気角と相電圧との関係を示す図である。 図９（Ａ）は、マグネット４０が挿通されていない状態のロータ３１の平面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のロータ３１の斜視図であり、図９（Ｃ）は、マグネット４０が挿通された状態のロータ３１の平面図であり、図９（Ｄ）は、図９（Ｃ）のロータ３１の斜視図である。 図１０は、変形例に係るロータ３１の斜視図であり、（Ａ）及び（Ｃ）にはマグネット４０が挿通されていない状態が示されており、（Ｂ）及び（Ｄ）にはマグネット４０が挿通された状態が示されている。 図１１は、変形例に係るブラシレスモータ３０の内部構造を模式的に示す平面図であり、（Ａ）には６極９スロットのブラシレスモータ３０が示されており、（Ｂ）には１０極１２スロットのブラシレスモータ３０が示されている。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。なお、本実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更され得る。

［ブラシレスモータ３０の概略構成］
図１に示されるブラシレスモータ３０は、ロータ３１、シャフト３２、ステータ３３、ホール素子３４（図２〜図４参照）、プリント基板３５、及びハウジング３６などを備えている。ハウジング３６は、ロータ３１、シャフト３２、ステータ３３、及びホール素子３４を内部に収容している。ブラシレスモータ３０は、電力を供給するコントローラ３７とハーネス３８により電気的に接続されている。コントローラ３７はステータ３３のコイル３９と電気的に接続されており、コントローラ３７から供給された電圧はコイル３９へ印加される。コントローラ３７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電圧をそれぞれ印加する。これにより、ロータ３１が回転する。

［ステータ３３］
図１〜４に示されるように、ステータ３３は、ステータコア４２と、インシュレータ４５と、コイル３９とを備えている。ステータ３３は、概ね筒形状のステータコア４２にコイル３９が巻回されたものである。ステータコア４２は、図３に示される平面視の形状の鋼板が軸方向１０２に複数枚が積層され、カシメによって相互に結合されることにより一体にされている。

図６（Ｂ）に示されるように、ステータコア４２は、外周側にコアヨーク４３を有している。コアヨーク４３から円筒の中心へ突出されたティース４４が、周方向１０１に均等に隔てられて９個配置されている。つまり、ティース４４は、同一円周上に隙間を空けて配置されている。

図１〜４に示されるインシュレータ４５は、軸方向１０２におけるステータコア４２の一方側に配置される部材と他方側に配置される部材とで構成されている。これら２つの部材はそれぞれ一体成形されている。そして、これら２つの部材が９個のティース４４の各々を挟むように接続される。これにより、インシュレータ４５は、各ティース４４を外嵌した状態となる。なお、図６，１１において、インシュレータ４５の図示は省略されている。

図２〜４に示されるように、インシュレータ４５のうち、軸方向１０２におけるステータコア４２の一方側に配置される部材には、軸方向１０２に突出した突部４６が設けられている。図３，４に示されるように、突部４６は周方向１０１に沿って等間隔に配置されている。一部の突部４６には穴４７が形成されている。穴４７は、周方向１０１に沿って等間隔となるように配置されている。本実施形態において、穴４７は６個設けられているが、穴４７の数は６個に限らない。穴４７には、支柱４８（図４参照）の一端側が取り付けられる。なお、支柱４８の他端側には、後述するプリント基板３５が取り付けられる。

図１〜４に示されるように、各ティース４４には、インシュレータ４５を介してコイル３９がそれぞれ巻回されている。ここで、図６（Ｂ）に示されるように、各ティース４４の突出先端部は、ティース４４の他の部分よりも周方向１０１の長さが長い幅広部５９を形成している。これにより、巻回されるコイル３９がティース４４の先端部側から外れてしまうことを防止できる。図１に示されるように、コイル３９は、コントローラ３７と電気的に接続されており、コントローラ３７から与えられた電圧に基づく磁界を生じさせる。

図６（Ｂ）に示されるように、ステータコア４２の各ティース４４に巻回された９個のコイル３９は、コントローラ３７から印加される電圧の位相によって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に分類される。図６（Ｂ）において、Ｕ相に分類されるコイル３９は３個であり、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３と示されている。Ｖ相に分類されるコイル３９は３個であり、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と示されている。Ｗ相に分類されるコイル３９は３個であり、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３と示されている。

ステータ３３において、各相のコイル３９は、図６（Ａ）における１２時の位置から反時計回りに、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の順に配置されている。

図５に示されるように、９個のコイル３９において、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３が直列に結線されており、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が直列に結線されており、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が直列に結線されている。つまり、９個のコイル３９は、隣り合う３個のティース４４を一群として連続巻きされている。これにより、９個のコイル３９は、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３よりなりＵ相の電圧が印加されるコイル群と、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３よりなりＶ相の電圧が印加されるコイル群と、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３よりなりＷ相の電圧が印加されるコイル群とを形成している。すなわち、９個のコイル３９は、３つのコイル群を形成している。そして、この３つのコイル群は、各々の一端が中性点で接続されている。つまり、３つのコイル群は、スター結線されている。

［ロータ３１］
図１〜４及び図６（Ｂ）に示されるように、ロータ３１は、ステータコア４２の内側に設けられている。なお、図２〜４では、ロータ３１は模式的に記されている。ロータ３１は、ロータヨーク４９と８個のマグネット４０とで構成されている。図９に示されるように、ロータヨーク４９は、略筒形状を呈している。ロータヨーク４９は、図９（Ｂ）に示されるように、円盤形状の鋼板４１が軸方向１０２に複数枚が積層され、カシメによって相互に結合されることにより一体にされている。図６（Ｂ）に示されるように、ロータヨーク４９の外周面５３は、ステータコア４２に設けられたティース４４と隙間を空けて対向している。

図９（Ａ），（Ｂ）に示されるように、各鋼板４１には周方向１０１に隔てられて後述する貫通孔５０が設けられている。また、各鋼板４１の中心にも貫通孔５１が形成されており、その貫通孔５１に軸方向１０２に延びるシャフト３２が圧入されている。図１に示されるように、シャフト３２は、ベアリング５２を介してハウジング３６に回転自在に支持されている。これにより、ロータ３１は、シャフト３２の中心、つまりティース４４が配置された同一円周の中心を通る軸線７４（図４参照）周りに回転可能である。

図９（Ａ），（Ｂ）に示されるように、４個の貫通孔５０は、ロータヨーク４９の外周側に、周方向１０１に均等に隔てられて設けられている。貫通孔５０は、概ね直方体の第１挿通領域６１及び第２挿通領域６２と、連通領域６３とで構成されている。

全ての鋼板４１において、第１挿通領域６１及び第２挿通領域６２は、図９（Ａ）において時計回りに第１挿通領域６１、第２挿通領域６２の順に配置されている。また、第１挿通領域６１と第２挿通領域６２とは周方向１０１に間隔を空けて設けられている。

連通領域６３は、第１挿通領域６１及び第２挿通領域６２の間に設けられている。連通領域６３の周方向１０１における一端は第１挿通領域６１と連続され、連通領域６３の周方向１０１における他端は第２挿通領域６２と連続されている。つまり、連通領域６３は、第１挿通領域６１及び第２挿通領域６２の対向する端部同士を連続させている。以上より、全ての鋼板４１において、第１挿通領域６１は周方向１０１における連通領域６３の一方側に位置しており、第２挿通領域６２は周方向１０１における連通領域６３の他方側に位置している。

また、連通領域６３は、ロータヨーク４９の外周面５３に開口している。つまり、連通領域６３は、ティース４４と対向する縁に開口している。

８個のマグネット４０は、それぞれ貫通孔５０に挿入可能な形状に構成されており、本実施形態では直方体形状である。マグネット４０は永久磁石である。８個のマグネット４０は、第１のマグネット７１及び第２のマグネット７２に分類される。第１のマグネット７１は、Ｎ極またはＳ極の一方の極を外周側に向けた状態で、第１挿通領域６１に挿通されるマグネットである。第２のマグネット７２は、Ｎ極またはＳ極の他方の極を外周側に向けた状態で、第２挿通領域６２に挿通されるマグネットである。本実施形態では、第１のマグネット７１及び第２のマグネット７２は４個ずつ設けられている。第１挿通領域６１に挿通された第１のマグネット７１及び第２挿通領域６２に挿通された第２のマグネット７２は、接着剤などにより固定されている。

４個の第１のマグネット７１が４個の貫通孔５０の第１挿通領域６１に挿通され、４個の第２のマグネット７２が、４個の貫通孔５０の第２挿通領域６１に挿通されることによって、８個のマグネット４０には、周方向１０１にＮ極とＳ極とが交互となった８極の磁極が形成される。また、上述したように、ロータヨーク４９の外周面５３は、ティース４４と隙間を空けて対向している。以上より、ロータ３１は、ティース４４と隙間を空けて対向して配置された８極のマグネット４０を有している。また、当該８極のマグネット４０は、当該８極における各極毎の８個のマグネット４０で構成されている。

［ホール素子３４］
図２，３に示されるように、ブラシレスモータ３０は、３個のホール素子３４（本発明の磁気センサの一例）を有している。ホール素子３４は、電源、グランド、及び信号用の３本のリード線５８（図４参照）を有するラジアル部品である。図４に示されるように、ホール素子３４は、後述するプリント基板３５に実装されている。

図２，３に示されるように、３個のホール素子３４は、隣り合う２個のティース４４の幅広部５９の間に形成された隙間に位置するように実装される。隣り合う幅広部５９の隙間の周方向１０１の長さは、配置された状態のホール素子３４の周方向１０１の長さと略同一である。ここで、略同一とは、上記の２つの長さには、ホール素子３４の寸法公差とティース４４の配置公差とによる相違が存在してもよいということである。以上のように、上記の２つの長さが、略同一であることにより、ホール素子３４は、周方向１０１の両側のティース４４の少なくとも一方と当接することによって、周方向１０１に位置決めされている。

また、３個のホール素子３４の各々は、９つ存在する隣り合う２個のティース４４間の隙間のうち、互いに異なる３箇所の隙間に１個ずつ配置されている。本実施形態において、３個のホール素子３４は、周方向１０１に等間隔に配置されている。つまり、本実施形態において、３個のホール素子３４の各々の間には、ホール素子３４が配置されていない上記隙間が２つ存在する。なお、３個のホール素子３４は、周方向１０１に等間隔に配置されていなくてもよい。例えば、３個のホール素子３４は、連続して隣り合う３つの上記隙間の各々に１個ずつ配置されていてもよい。以上より、ホール素子３４は、隣り合うティース４４の隙間のうち少なくとも３つの隙間にそれぞれ配置されている。

３個のホール素子３４の軸方向１０２における位置は、ホール素子３４がロータ３１に設けられたマグネット４０と対向可能であるならば、いずれの位置でもよい。また、３個のホール素子３４の上記同一円周の径方向の位置は、マグネット４０やロータ３１とは接触しない位置である。なお、３個のホール素子３４の上記同一円周の径方向の位置は、回転するロータ３１の回転角を検知するために、マグネット４０に近い方が好ましい。

［プリント基板３５］
図１，４に示されるように、プリント基板３５は、ステータコア４２の軸方向１０２における一端側に、ステータコア４２と隙間を空けて配置されている。プリント基板３５は、図７における平面視において円環形状である。図４に示されるように、当該円環の外径はステータコア４２の外径と略同一であり、当該円環の内径はステータコア４２の内径と略同一である。プリント基板３５の支柱４８に対応する位置には、基板固定用孔（不図示）が設けられている。当該基板固定用孔に挿通されたビス（不図示）が支柱４８に締められることによって、プリント基板３５は、インシュレータ４５に支持される。なお、プリント基板３５の形状は、シャフト３２が挿通可能な開口が設けられていることを条件として、円環形状に限らない。

図４に示されるように、プリント基板３５には、３個のホール素子３４が実装されている。以下に詳述する。図７に示されるように、プリント基板３５には、３個のホール素子３４（以下、ＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ３とも記す。）の電源用リード線、グランド用リード線、及び信号用リード線よりなる３本のリード線５８が挿通されるスルーホールが設けられている。そして、３本のリード線５８がスルーホールに挿通されて半田付けされることによって、ホール素子３４はプリント基板３５に実装されている。

なお、ＩＣ１のリード線５８が挿通されるのは、図７に示されるスルーホール１１１，１１４，１１７であり、ＩＣ２のリード線５８が挿通されるのは、図７に示されるスルーホール１１２，１１５，１１９であり、ＩＣ３のリード線５８が挿通されるのは、図７に示されるスルーホール１１３，１１６，１２１である。

図７に示されるように、プリント基板３５は、第１配線パターン８１と第２配線パターン８２と複数のスルーホールとを有する。第１配線パターン８１は、スルーホール８３、８７、９１と接続されている。

図５及び図７に示されるように、スルーホール８３は、スルーホール８４と配線パターン７５を介して接続されている。スルーホール８４は、Ｕ相に分類される３個のコイル３９の一端、つまりＵ３と接続されている。Ｕ相に分類される３個のコイル３９の他端、つまりＵ１は、スルーホール８５と接続されている。スルーホール８５は、スルーホール８６と配線パターン７６を介して接続されている。スルーホール８６は、ハーネス３８のうちＵ相の電圧を供給するための電線５５と接続されている。これにより、コントローラ３７からコイル３９へＵ相の電圧が供給可能である。

図５及び図７に示されるように、スルーホール８７は、スルーホール８８と配線パターン７７を介して接続されている。スルーホール８８は、Ｖ相に分類される３個のコイル３９の一端、つまりＶ３と接続されている。Ｖ相に分類される３個のコイル３９の他端、つまりＶ１は、スルーホール８９と接続されている。スルーホール８９は、スルーホール９０と配線パターン７８を介して接続されている。スルーホール９０は、ハーネス３８のうちＶ相の電圧を供給するための電線５６と接続されている。これにより、コントローラ３７からコイル３９へＶ相の電圧が供給可能である。

図５及び図７に示されるように、スルーホール９１は、スルーホール９２と配線パターン７９を介して接続されている。スルーホール９２は、Ｗ相に分類される３個のコイル３９の一端、つまりＷ３と接続されている。Ｗ相に分類される３個のコイル３９の他端、つまりＷ１は、スルーホール９３と接続されている。スルーホール９３は、スルーホール９４と配線パターン８０を介して接続されている。スルーホール９４は、ハーネス３８のうちＷ相の電圧を供給するための電線５７と接続されている。これにより、コントローラ３７からコイル３９へＷ相の電圧が供給可能である。

以上より、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３よりなりＵ相を構成するコイル群と、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３よりなりＶ相を構成するコイル群と、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３よりなりＷ相を構成するコイル群とよりなる３つのコイル群は、第１配線パターン８１によって中性点が結線されている。

第２配線パターン８２は、電源配線パターン９５と、グランド配線パターン９６と、第１信号配線パターン９７と、第２信号配線パターン９８と、第３信号配線パターン９９とよりなる。

電源配線パターン９５は、ＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ３の電源用リード線が半田付けされたスルーホール１１１，１１２，１１３と接続されている。また、電源配線パターン９５は、ハーネス３８のうちホール素子３４へ電圧を供給するための電線６４と接続されたスルーホール１２３と接続されている。

グランド配線パターン９６は、ＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ３のグランド用リード線が半田付けされたスルーホール１１４，１１５，１１６と接続されている。また、グランド配線パターン９６は、ホール素子３４を接地するための電線６５と接続されたスルーホール１２４と接続されている。

第１信号配線パターン９７は、一端をＩＣ１の信号用リード線が半田付けされたスルーホール１１７と接続され、他端をハーネス３８のうちＩＣ１の信号用の電線６６と接続されたスルーホール１１８と接続されている。第２信号配線パターン９８は、一端をＩＣ２の信号用リード線が半田付けされたスルーホール１１９と接続され、他端をハーネス３８のうちＩＣ２の信号用の電線６７と接続されたスルーホール１２０と接続されている。第３信号配線パターン９９は、一端をＩＣ３の信号用リード線が半田付けされたスルーホール１２１と接続され、他端をハーネス３８のうちＩＣ３の信号用の電線６８と接続されたスルーホール１２２と接続されている。以上のように、第２配線パターン８１は、３個のホール素子３４と接続されている。

［本実施形態に係るブラシレスモータ３０の相電圧］
本実施形態に係るブラシレスモータ３０（図６（Ｂ）参照）を動作させたときの、電気角と相電圧との関係を図８（Ｂ）に示す。また、連通領域６３が設けられていないことを除いて本実施形態に係るブラシレスモータ３０と同様の構成のブラシレスモータ３０（図６（Ａ）参照）を動作させたときの、電気角と相電圧との関係を図８（Ａ）に示す。

図８（Ａ）、（Ｂ）を比較すると、図８（Ｂ）における相電圧は、図８（Ａ）における相電圧に比べて略１３０％の大きさである。これは、本実施形態に係るブラシレスモータ３０は、連通領域６３が設けられていることによって、図６（Ａ）に係るブラシレスモータ３０よりも、漏洩磁束が少なく抑えられているからである。

また、図８（Ａ）、（Ｂ）を比較すると、図８（Ａ）における電圧の正負の特性が対称であるのに対して、図８（Ｂ）における電圧の正負の特性が電圧の大きさの最大値付近でやや非対称となっている。図８（Ａ）における特性が対称であるのは、ブラシレスモータ３０が平衡に構成されているからである。図８（Ｂ）における特性が非対称であるのは、ブラシレスモータ３０が連通領域６３を有するために非平衡に構成されているからである。しかしながら、図８（Ｂ）より明らかなように、特性の非対称は極めて軽微である。これは、本実施形態に係るブラシレスモータ３０が、ティース４４を９個有し且つマグネットが８極である所謂８極９スロットの構成であることや、コイル３９が図５に示されるように巻回及び結線されていることなどといった、本発明の特徴を備えていることによる。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、隣り合うティース４４の隙間に配置されたホール素子３４は、ロータ３１に設けられたマグネット４０と対向する。そのため、ホール素子３４は、ロータ３１に設けられたマグネット４０の磁極に対応する電圧を出力する。よって、ホール素子３４専用のマグネットを設ける必要がない。これにより、ブラシレスモータ３０のコストアップを抑制できる。また、ホール素子３４が隣り合うティース４４の隙間に配置されるため、ブラシレスモータ３０にホール素子３４の配置専用のスペースを設ける必要がない。そのため、ブラシレスモータ３０の大型化を抑制できる。

また、本実施形態によれば、一枚のプリント基板３５に、各コイル３９を結線する第１配線パターン８１と、ホール素子３４と接続される第２配線パターン８２とが形成されているため、プリント基板３５を複数枚配置する必要がない。これにより、プリント基板３５を複数枚設けることによるブラシレスモータ３０のコストアップを抑制できる。また、プリント基板３５の配置のためのスペースを小さくできるため、ブラシレスモータ３０の大型化を抑制できる。

また、本実施形態によれば、ホール素子３４が周方向１０１に位置決めされるため、ホール素子３４によるロータ３１の回転位置の検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、３つのコイル群は第１配線パターン８１によって中性点が結線されているため、循環電流が流れない。更に、コイル３９は、連続して隣り合う３個のティース４４を一群として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する３つのコイル群を形成している。これらのため、ブラシレスモータ３０が不平衡に構成されていても、電気角に対する相電圧の正負の波形の非対称を小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、ステータコア４２はティース４４を９個有するものであり、マグネット４０は８極である。つまり、ブラシレスモータ３０は、８極９スロットである。そして、８極９スロットのブラシレスモータ３０は、他の極数及びスロット数（例えば６極９スロット）のブラシレスモータに比べて、コギングトルクが小さく、且つ高効率で相電圧を発生させることができる。また、スロット数が９スロットよりも多い場合、隣り合うティース４４の隙間が小さくなるため、当該隙間にホール素子４４を配置するだけのスペースを形成することが困難であるが、９スロットのブラシレスモータ３０は、隣り合うティース４４の隙間にホール素子３４を配置するだけのスペースを形成することが容易である。

また、本実施形態によれば、ロータ３１に連通領域６３が設けられることでブラシレスモータ３０が不平衡に構成されているが、上述したように、相電圧の正負の波形の非対称を極めて小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、第１のマグネット７１及び第２のマグネット７２の間に連通領域６３が設けられているため、第１のマグネット７１及び第２のマグネット７２の間におけるロータヨーク４９の断面積が小さくなる。これにより、第１のマグネット７１及び第２のマグネット７２の間において、ロータヨーク４９の磁気抵抗が大きくなる。その結果、第１のマグネット７１または第２のマグネット７２の一方による磁束の一部が、コイル３９へ向かわずに、第１のマグネット７１または第２のマグネット７２の他方へ向かってしまう所謂漏洩磁束を低減することができる。これにより、高い相電圧を得ることができるため、ロータ３１を高効率で回転させることができる。

また、本実施形態によれば、全ての鋼板４１において、周方向１０１における連通領域６３の位置が同じとなるため、連通領域６３の周方向１０１の両側に対向して配置されている第１のマグネット７１及び第２のマグネット７２相互間の漏洩磁束を大きく低減させることができる。

［変形例］
上述の実施形態では、ロータヨーク４９を構成する全ての鋼板４１において、第１挿通領域６１及び第２挿通領域６２は、図９（Ａ）において時計回りに第１挿通領域６１、第２挿通領域６２の順に配置されていたが、このような構成に限らない。例えば、図１０に示されるように、各鋼板４１は、第１鋼板４１Ａと第２鋼板４１Ｂとに分類されており、第１鋼板４１Ａにおいて、第１挿通領域６１及び第２挿通領域６２は、図９（Ａ）において時計回りに第１挿通領域６１、第２挿通領域６２の順に配置されている一方、第２鋼板４１Ｂにおいて、第１挿通領域６１及び第２挿通領域６２は、図９（Ａ）において時計回りに第２挿通領域６２、第１挿通領域６１の順に配置されていてもよい。つまり、各鋼板４１は、第１挿通領域６１が周方向１０１における連通領域６３の一方側に位置し且つ第２挿通領域６２が周方向１０１における連通領域６３の他方側に位置する第１鋼板４１Ａ、または、第１挿通領域６１が周方向１０１における連通領域６３の他方側に位置し且つ第２挿通領域６２が周方向１０１における連通領域６３の一方側に位置する第２鋼板４１Ｂのいずれかであってもよい。

そして、この場合において、ロータヨーク４９は、第１鋼板４１Ａが積層された第１鋼板群と第２鋼板４１Ｂが積層された第２鋼板群とが積層されてなるものであってもよい。例えば、図１０（Ａ），（Ｂ）に示されるように、ロータヨーク４９は、軸方向１０２の一方側の半分が第１鋼板群であり、軸方向１０２の他方側の半分が第２鋼板群であってもよい。

図１０（Ａ），（Ｂ）の構成によれば、第１鋼板群と第２鋼板群とで、周方向１０１における連通領域６３の位置が異なる位置となる。そのため、ロータヨーク４９において連通領域６３の存在により強度が弱くなる部分を分散させることができる。

また、各鋼板４１が第１鋼板４１Ａと第２鋼板４１Ｂとに分類されている場合において、ロータヨーク４９は、図１０（Ｃ），（Ｄ）に示されるように、第１鋼板４１Ａと第２鋼板４１Ｂとが交互に積層されていてもよい。

図１０（Ｃ），（Ｄ）によれば、軸方向１０２に連続して隣り合う鋼板４１において、連通領域６３は異なる位置となる。そのため、ロータヨーク４９において連通領域６３の存在により強度が弱くなる部分を分散させることができる。

上述の実施形態では、ティース４４は９個設けられていたが、ティース４４は３個以上であるならば９個でなくてもよい。

上述の実施形態では、インシュレータ４５は、２つの部材で構成されていたが、インシュレータ４５は、２つ以外の数の部材で構成されていてもよい。例えば、インシュレータ４５は、ティース４４毎に２つずつ、つまりティース４４が９個設けられている場合に合計１８の部材で構成されていてもよい。

上述の実施形態のように、ブラシレスモータ３０は８極９スロットであることが好ましいが、ブラシレスモータ３０は８極９スロット以外でもよい。例えば、ブラシレスモータ３０は、図１１（Ａ）に示されるように６極９スロットであってもよいし、図１１（Ｂ）に示されるように、１０極１２スロットであってもよい。

上述の実施形態では、各極毎に設けられた８個のマグネット４０によって、８極のマグネットが構成されていたが、マグネット４０はこのような構成に限らない。例えば、周方向１０１にＮ極とＳ極とが交互となって４極の磁極が形成されたマグネット４０が２個設けられることによって、８極のマグネットが構成されていてもよい。

上述の実施形態では、ホール素子３４は３個設けられていたが４個以上設けられていてもよい。

上述の実施形態では、ステータ３３は、９個のティース４４を有する１個のステータコア４２を備えているが、ステータコア４２は、複数に分割されていてもよい。

上述の実施形態では、ブラシレスモータ３０は、ロータ３１がステータコア４２の内側に設けられた所謂インナーロータ型であったが、ロータ３１がステータコア４２の外側に設けられた所謂アウターロータ型であってもよい。この場合、貫通孔５０の連通領域６３はロータヨーク４９の内周面に開口している。

３０・・・ブラシレスモータ
３１・・・ロータ
３４・・・ホール素子
３５・・・プリント基板
３９・・・コイル
４０・・・マグネット
４２・・・ステータコア
４３・・・コアヨーク
４４・・・ティース
４５・・・インシュレータ
８１・・・第１配線パターン
８２・・・第２配線パターン

Claims (7)

1. 同一円周上に隙間を空けて配置された少なくとも３個のティースがコアヨークから突出されたステータコアと、
   上記各ティースに外嵌されたインシュレータと、
   上記各ティースに上記インシュレータを介して巻回されたコイルと、
   上記ティースと隙間を空けて対向して配置された多極のマグネットを有しており、上記同一円周の中心を通る軸線周りに回転自在なロータと、
   隣り合う上記ティースの隙間のうちの少なくとも３つの隙間にそれぞれ配置された磁気センサと、
   上記ステータコアの上記軸線の方向の一端側において上記インシュレータによって支持されており、上記各磁気センサが実装されたプリント基板と、を備え、
   上記プリント基板は、上記各コイルを結線する第１配線パターン及び上記磁気センサと接続される第２配線パターンを有するブラシレスモータ。
2. 上記各磁気センサは、上記ティースと当接することによって上記同一円周の周方向に対して位置決めされている請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 上記ステータコアは上記ティースを９個有するものであり、
   上記マグネットは８極であり、
   上記コイルは、連続して隣り合う３個の上記ティースを一群として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する３つのコイル群を形成しており、
   上記３つのコイル群は、上記第１配線パターンによって中性点が結線されている請求項１または２に記載のブラシレスモータ。
4. 上記多極のマグネットは、各極毎の複数のマグネットで構成されており、
   上記ロータは、積層された複数の鋼板からなる筒形状のロータヨークを有しており、
   上記各鋼板には、上記各マグネットが挿通される貫通孔が設けられており、
   上記貫通孔は、上記複数のマグネットのうち第１のマグネットが挿通される第１挿通領域と、当該第１挿通領域と上記同一円周の周方向に間隔を空けて配置されており上記複数のマグネットのうち第２のマグネットが挿通される第２挿通領域と、上記第１挿通領域及び上記第２挿通領域の対向する端部同士を連続させ、かつ上記ティースと対向する縁に開口する連通領域と、を有するものである請求項１から３のいずれかに記載のブラシレスモータ。
5. 上記全鋼板において、上記第１挿通領域は上記周方向における上記連通領域の一方側に位置しており、上記第２挿通領域は上記周方向における上記連通領域の他方側に位置している請求項４に記載のブラシレスモータ。
6. 上記各鋼板は、上記第１挿通領域が上記周方向における上記連通領域の一方側に位置し且つ上記第２挿通領域が上記周方向における上記連通領域の他方側に位置する第１鋼板、または、上記第１挿通領域が上記周方向における上記連通領域の他方側に位置し且つ上記第２挿通領域が上記周方向における上記連通領域の一方側に位置する第２鋼板のいずれかであり、
   上記ロータヨークは、上記第１鋼板が積層された第１鋼板群と上記第２鋼板が積層された第２鋼板群とが積層されてなる請求項４に記載のブラシレスモータ。
7. 上記各鋼板は、上記第１挿通領域が上記周方向における上記連通領域の一方側に位置し且つ上記第２挿通領域が上記周方向における上記連通領域の他方側に位置する第１鋼板、または、上記第１挿通領域が上記周方向における上記連通領域の他方側に位置し且つ上記第２挿通領域が上記周方向における上記連通領域の一方側に位置する第２鋼板のいずれかであり、
   上記ロータヨークは、上記第１鋼板と上記第２鋼板とが交互に積層されてなる請求項４に記載のブラシレスモータ。

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