JP2663176B2 - Flat brushless motor - Google Patents
Flat brushless motorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステータコアの外周面とロータマグネット
の内周面をエアギャップを介して対向させる周対向型の
偏平ブラシレスモータの構造に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure of a circumferentially opposed flat brushless motor in which an outer peripheral surface of a stator core and an inner peripheral surface of a rotor magnet face each other via an air gap.
スピンドルモータ等の偏平ブラシレスモータとして、
ハウジング内に軸（スピンドル）を回転自在に軸支し、
前記ハウジングに放射状のステータコアを固定するとと
もに該ステータコアの各突極部にコイルを巻装し、前記
軸に、ロータヨークおよびロータマグネットから成る外
転式のロータを固定する構造の周対向型の偏平ブラシレ
スモータが、例えば、特開昭64−19949号に開示されて
いる。As a flat brushless motor such as a spindle motor,
A shaft (spindle) is rotatably supported in the housing,
A circumferentially opposed flat brushless having a structure in which a radial stator core is fixed to the housing, a coil is wound around each salient pole of the stator core, and an epicyclic rotor comprising a rotor yoke and a rotor magnet is fixed to the shaft. A motor is disclosed, for example, in JP-A-64-19949.
この種のモータは、レーザーディスクのスキャナー等
の高精度で軸支し、回転駆動するのに好適なものであ
る。This type of motor is suitable for being pivotally supported with high precision, such as a laser disk scanner, and driven to rotate.
偏平ブラシレスモータにあっては、これが使用される
精密機器の軽量小型化に呼応して薄型化および高トルク
化が要請されている。Flat brushless motors are required to be thinner and have higher torque in response to the reduction in weight and size of precision equipment in which they are used.
しかし、従来の構造では、薄型化と高トルク化とは全
く相反する事項であり、薄型化を維持しながら高出力化
を進めるのはきわめて困難であった。However, in the conventional structure, the reduction in thickness and the increase in torque are completely contradictory matters, and it has been extremely difficult to increase the output while maintaining the reduction in thickness.
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたも
のであり、薄型化を維持しながら、高出力化を達成し得
るスピンドルモータ型の偏平ブラシレスモータを提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of such technical problems, and an object of the present invention is to provide a spindle motor type flat brushless motor capable of achieving high output while maintaining a low profile.
本発明は、ハウジング内に軸を回転自在に軸支し、前
記ハウジングに放射状のステータコアを固定するととも
に該ステータコアの各突極部にコイルを巻装し、前記軸
にロータヨークおよびロータマグネットから成る外転式
のロータを固定し、前記ステータコアの外径を40mm〜80
mmに、該ステータコアの厚さを4mm〜8mmに、それぞれ設
定して成る偏平ブラシレスモータにおいて、前記ステー
タコアの前記突極部の数を９に、前記マグネットの円周
方向の磁極数を６に、それぞれ設定するとともに、前記
ステータコアの突極部の外周面積と巻線部の断面積との
比を２〜４に選定するすることにより、薄型化を維持し
ながら高出力を発生し得る偏平ブラシレスモータを提供
するものである。According to the present invention, a shaft is rotatably supported in a housing, a radial stator core is fixed to the housing, a coil is wound around each salient pole portion of the stator core, and the shaft comprises a rotor yoke and a rotor magnet. Fix the rotating rotor and set the outer diameter of the stator core to 40 mm to 80 mm.
mm, the thickness of the stator core is set to 4 mm to 8 mm, and in the flat brushless motor set respectively, the number of the salient pole portions of the stator core is set to 9, the number of magnetic poles of the magnet in the circumferential direction is set to 6, A flat brushless motor capable of generating a high output while maintaining a low profile by setting the ratio between the outer peripheral area of the salient pole portion of the stator core and the cross-sectional area of the winding portion to 2 to 4. Is provided.
以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
第１図は本発明による偏平ブラシレスモータの中央縦
断面図であり、第２図は第１図中の線II−IIに沿った横
断面図である。FIG. 1 is a central longitudinal sectional view of a flat brushless motor according to the present invention, and FIG. 2 is a transverse sectional view taken along line II-II in FIG.
第１図および第２図において、ハウジング（軸受ハウ
ジング）１の中心部には、軸受２、２を介して、軸（ス
ピンドル）３が回転自在に軸支されている。1 and 2, a shaft (spindle) 3 is rotatably supported at the center of a housing (bearing housing) 1 via bearings 2 and 2.
ハウジング１の外周には、放射状のステータコア４が
固定されており、該ステータコア４には所定数のコイル
９が巻装されている。A radial stator core 4 is fixed to the outer periphery of the housing 1, and a predetermined number of coils 9 are wound around the stator core 4.
第３図は前記ステータコア４およびコイル９の部分斜
視図である。FIG. 3 is a partial perspective view of the stator core 4 and the coil 9.
このステータコア４は打抜き鋼板を積層して構成さ
れ、その円周方向等間隔の位置に複数の突極部５が形成
されている。各突極部５の間にはスロット（溝）６が形
成されている。The stator core 4 is formed by stacking stamped steel plates, and has a plurality of salient pole portions 5 at circumferentially equal intervals. Slots (grooves) 6 are formed between the salient pole portions 5.
各突極部５は巻線部７と先端拡大部８を有し、巻線部
７に前記コイル９が巻装されている。Each salient pole portion 5 has a winding portion 7 and an enlarged end portion 8, and the coil 9 is wound around the winding portion 7.
一方、前記軸３の一端部には、カップ状のロータヨー
ク10が固定され、該ロータヨーク10の周囲の内面には環
状のロータマグネット11が固定されており、これらロー
タヨーク10およびロータマグネット11によって外転式の
ロータが構成されている。On the other hand, a cup-shaped rotor yoke 10 is fixed to one end of the shaft 3, and an annular rotor magnet 11 is fixed to the inner surface around the rotor yoke 10, and the rotor yoke 10 and the rotor magnet 11 A rotor of the formula is constructed.
第４図はロータの斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view of the rotor.
前記ロータマグネット11は、永久磁石から成り、円周
方向に複数の磁極（Ｎ極、Ｓ極）が形成されている。The rotor magnet 11 is made of a permanent magnet, and has a plurality of magnetic poles (N pole, S pole) in the circumferential direction.
また、前記ロータマグネット11の材質としては、フェ
ライト、プラスチックマグネットあるいはラバーマグネ
ットなどが使用される。As a material of the rotor magnet 11, ferrite, a plastic magnet, a rubber magnet, or the like is used.
前記ハウジング１には、前記ステータヨーク４と平行
に、前蓋12が固定されている。A front cover 12 is fixed to the housing 1 in parallel with the stator yoke 4.
この前蓋12の内面（ロータマグネット11側）には、回
路基板13が接合されている。A circuit board 13 is joined to the inner surface of the front lid 12 (on the side of the rotor magnet 11).
第５図は前記前蓋12の内面側の斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view of the inner surface side of the front cover 12.
前記回路基板13には、前記ロータマグネット11の磁極
を検出するためのホール素子14、並びに該ホール素子14
の出力信号に応じて各コイル９に順次電流を流していく
駆動回路等が設けられている。The circuit board 13 has a Hall element 14 for detecting a magnetic pole of the rotor magnet 11, and a Hall element 14
A drive circuit or the like for sequentially supplying a current to each coil 9 in accordance with the output signal is provided.
前記コイル９の励磁には３相巻線方式（Ｕ、Ｖ、Ｗ）
が採用されている。Three-phase winding method (U, V, W) for exciting the coil 9
Has been adopted.
第６図は各コイル９の結線状態を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a connection state of each coil 9.
そこで、本発明によれば、ハウジング１内に軸３を回
転自在に軸支し、前記ハウジング１に放射状のステータ
コア４を固定するとともに該ステータコア４の各突極部
５にコイル９を巻装し、前記軸３にロータヨーク10およ
びロータマグネット11から成る外転式のロータを固定
し、前記ステータコア４の外径を40mm〜80mmに、該ステ
ータコア４の厚さを4mm〜8mmに、それぞれ設定して成る
偏平ブラシレスモータにおいて、前記ステータコア４の
前記突極部５の数を９に、前記マグネット11の円周方向
の磁極数を６に、それぞれ設定するとともに、前記ステ
ータコア４の突極部５の外周面積と巻線部７の断面積と
の比を２〜４に選定する構成が採用される。Therefore, according to the present invention, the shaft 3 is rotatably supported in the housing 1, the radial stator core 4 is fixed to the housing 1, and the coil 9 is wound around each salient pole portion 5 of the stator core 4. An external rotation type rotor comprising a rotor yoke 10 and a rotor magnet 11 is fixed to the shaft 3, the outer diameter of the stator core 4 is set to 40 mm to 80 mm, and the thickness of the stator core 4 is set to 4 mm to 8 mm. In the flat brushless motor, the number of the salient pole portions 5 of the stator core 4 is set to 9 and the number of magnetic poles in the circumferential direction of the magnet 11 is set to 6, respectively. A configuration is adopted in which the ratio between the area and the cross-sectional area of the winding portion 7 is selected to be 2 to 4.
上記構成によれば、まず、ステータコア４の突極部５
の数を９にするとともにロータマグネット11の磁極数を
６とし、従来のモータにおける６スロット（突極部５の
数と同じ）および４磁極の構造より、磁束通路の数を増
やしたので、磁束エネルギーを増大させて出力トルクの
向上を図ることができた。According to the above configuration, first, the salient pole portion 5 of the stator core 4
And the number of magnetic poles of the rotor magnet 11 is set to 6, and the number of magnetic flux paths is increased from the structure of 6 slots (same as the number of salient pole portions 5) and 4 magnetic poles in the conventional motor. The output torque was able to be improved by increasing the energy.
一般に、起動トルクを大きくするためには磁極数を多
くする必要があり、トルク特性の直線性を良く（高速向
き）するには磁極数を少なくする必要がある。Generally, it is necessary to increase the number of magnetic poles in order to increase the starting torque, and it is necessary to reduce the number of magnetic poles in order to improve the linearity of the torque characteristic (for high speed).
第７図は、スロット数および磁極数に対する前記起動
トルクの大きさおよび直線性の良否の特性を示すグラフ
である。FIG. 7 is a graph showing characteristics of the magnitude of the starting torque and the quality of linearity with respect to the number of slots and the number of magnetic poles.
一般に、コイルインダクタンスにより整流開始時の電
流の立上がりが遅れることから、多極モータでは高回転
域でのトルク特性の直線性が低下する傾向がある。In general, the rise of the current at the start of commutation is delayed due to the coil inductance. Therefore, in a multi-pole motor, the linearity of the torque characteristics in a high rotation region tends to be reduced.
このため、高速モータではスロット数および磁極数を
余り多くすることは得策でなく、おのずから限度があ
る。For this reason, it is not advisable to increase the number of slots and the number of magnetic poles in a high-speed motor, and there is naturally a limit.
本発明においては、前述のような起動トルクの確保お
よびトルク特性の直線性の両方のバランスを考慮して、
突極部５の数（スロット６の数と同じ）が９に、ロータ
マグネット11の磁極数が６に、それぞれ選定された。In the present invention, in consideration of the balance between both securing the starting torque and the linearity of the torque characteristics as described above,
The number of salient pole portions 5 (same as the number of slots 6) was selected to be 9, and the number of magnetic poles of the rotor magnet 11 was selected to be 6.
この出力トルクの向上を利用すれば、薄型化を充分に
維持しながら出力トルクの向上を図ることができ、ステ
ータコア４の外径Ｄが40mm〜80mmの範囲内のモータで、
高出力トルクを維持しながら、このステータコア４の厚
さＴを4mm〜8mmの範囲に維持することができ、従来構造
のものに比べ、厚さで約２割、体積で約３〜４割の薄型
化、小型化を達成することができた。By utilizing the improvement of the output torque, it is possible to improve the output torque while sufficiently maintaining the thickness, and in a motor in which the outer diameter D of the stator core 4 is in the range of 40 mm to 80 mm,
While maintaining a high output torque, the thickness T of the stator core 4 can be maintained in the range of 4 mm to 8 mm, which is about 20% in thickness and about 30 to 40% in volume compared to the conventional structure. Thinning and miniaturization were achieved.
また、前記ステータコア４において、突極部５の先端
拡大部８の外周面積と巻線部７の断面積とき比を、２〜
４とし、従来構造より小さ目に設定したので、前述のよ
うに突極数および磁極数を増やして磁束数を増大させる
場合でも、巻線部７における漏洩磁束を無くすか減らす
ことができ、効率低下を生じることなく上記出力トルク
の向上を達成することができた。In the stator core 4, the ratio of the outer peripheral area of the enlarged end portion 8 of the salient pole portion 5 to the cross-sectional area of the winding portion 7 is 2 to 2.
4, which is smaller than that of the conventional structure. Therefore, even when the number of magnetic fluxes is increased by increasing the number of salient poles and the number of magnetic poles as described above, it is possible to eliminate or reduce the leakage magnetic flux in the winding portion 7, and to reduce the efficiency. The improvement of the output torque can be achieved without generating the above.
すなわち、外径Ｄが40mm〜80mmで、厚さＴが4mm〜8mm
程度の偏平で薄いステータコアでは、トルク確保のため
コイル堆積を大きくして巻線部７を細くすると、先端拡
大部８の該巻線部７に対する断面積比が大きくなり、ト
ルクが大きい領域でコアの磁気飽和が生じる。That is, the outer diameter D is 40 mm to 80 mm, and the thickness T is 4 mm to 8 mm.
In the case of a flat and thin stator core, if the winding portion 7 is made thinner by enlarging the coil to secure torque, the cross-sectional area ratio of the enlarged end portion 8 to the winding portion 7 becomes larger, and the core becomes larger in a region where the torque is large. Magnetic saturation occurs.
その結果、このトルクの大きい領域でのトルク特性の
非直線性が現われてトルク低下が生じる。As a result, the non-linearity of the torque characteristics in the region where the torque is large appears and the torque is reduced.
これらのことから、巻線部７に対する先端拡大部８の
断面積比は、トルク低下を阻止する点から、2:1〜4:1の
範囲が最適である。From these facts, the cross-sectional area ratio of the enlarged end portion 8 to the winding portion 7 is optimally in the range of 2: 1 to 4: 1 from the viewpoint of preventing a decrease in torque.
以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、ハ
ウジング内に軸を回転自在に軸支し、前記ハウジングに
放射状のステータコアを固定するとともに該ステータコ
アの各突極部にコイルを巻装し、前記軸にロータヨーク
およびロータマグネットから成る外転式のロータを固定
し、前記ステータコアの外径を40mm〜80mmに、該ステー
タコアの厚さを4mm〜8mmに、それぞれ設定して成る偏平
ブラシレスモータにおいて、前記ステータコアの前記突
極部の数を９に、前記マグネットの円周方向の磁極数９
を６に、それぞれ設定するとともに、前記ステータコア
の突極部の外周面積と巻線部の断面積との比を２〜４に
選定する構成にしたので、薄型化を維持しながら高出力
化を図ることができる偏平ブラシレスモータが得られ
る。As is apparent from the above description, according to the present invention, the shaft is rotatably supported in the housing, the radial stator core is fixed to the housing, and the coils are wound around the salient pole portions of the stator core, A flat brushless motor, in which an outer rotor of a rotor composed of a rotor yoke and a rotor magnet is fixed to the shaft, the outer diameter of the stator core is set to 40 mm to 80 mm, and the thickness of the stator core is set to 4 mm to 8 mm, respectively. The number of the salient pole portions of the stator core is set to nine, and the number of magnetic poles in the circumferential direction of the magnet is set to nine.
Is set to 6, and the ratio between the outer peripheral area of the salient pole portion of the stator core and the cross-sectional area of the winding portion is selected to be 2 to 4, so that high output can be achieved while maintaining a low profile. A flat brushless motor that can be achieved is obtained.
第１図は本発明による偏平ブラシレスモータの一実施例
の縦断面図、第２図は第２図中の線II−IIに沿った横断
面図、第３図は第１図中のステータコアおよびコイルの
部分斜視図、第４図は第１図中の軸およびロータの斜視
図、第５図は第１図中の前蓋の内側斜視図、第６図は第
２図中の各コイルの結線状態を示す配線図、第７図は極
数に対する起動トルクの大きさおよびトルク特性の直線
性を示すグラフである。 １……ハウジング、３……軸（スピンドル）、４……ス
テータコア、５……突極部、７……巻線部、８……先端
拡大部、９……コイル、10……ロータヨーク、11……ロ
ータマグネット、Ｄ……ステータコアの外径、Ｔ……ス
テータコアの厚さ。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of a flat brushless motor according to the present invention, FIG. 2 is a transverse sectional view taken along line II-II in FIG. 2, and FIG. 4 is a perspective view of a shaft and a rotor in FIG. 1, FIG. 5 is an inner perspective view of a front cover in FIG. 1, and FIG. 6 is a perspective view of each coil in FIG. FIG. 7 is a graph showing the magnitude of the starting torque and the linearity of the torque characteristics with respect to the number of poles. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing, 3 ... Shaft (spindle), 4 ... Stator core, 5 ... Salient pole part, 7 ... Winding part, 8 ... Enlarged end part, 9 ... Coil, 10 ... Rotor yoke, 11 ... rotor magnet, D ... outer diameter of stator core, T ... thickness of stator core.
Claims (1)
記ハウジングに放射状のステータコアを固定するととも
に該ステータコアの各突極部にコイルを巻装し、前記軸
にロータヨークおよびロータマグネットから成る外転式
のロータを固定し、前記ステータコアの外径を40mm〜80
mmに、該ステータコアの厚さを4mm〜8mmに、それぞれ設
定して成る偏平ブラシレスモータにおいて、前記ステー
タコアの前記突極部の数を９に、前記マグネットの円周
方向の磁極数を６に、それぞれ設定するとともに、前記
ステータコアの突極部の外周面積と巻線部の断面積との
比を２〜４に選定することを特徴とする偏平ブラシレス
モータ。A shaft is rotatably supported in a housing, a radial stator core is fixed to the housing, and a coil is wound around each salient pole portion of the stator core. The shaft comprises a rotor yoke and a rotor magnet. Fix the external rotation type rotor, and set the outer diameter of the stator core to 40 mm to 80 mm.
mm, the thickness of the stator core is set to 4 mm to 8 mm, and in the flat brushless motor set respectively, the number of the salient pole portions of the stator core is set to 9, the number of magnetic poles of the magnet in the circumferential direction is set to 6, A flat brushless motor, wherein the ratio between the outer peripheral area of the salient pole portion of the stator core and the cross-sectional area of the winding portion is selected from 2 to 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20450089A JP2663176B2 (en) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Flat brushless motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20450089A JP2663176B2 (en) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Flat brushless motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0370458A JPH0370458A (en) | 1991-03-26 |
| JP2663176B2 true JP2663176B2 (en) | 1997-10-15 |
Family
ID=16491561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20450089A Expired - Lifetime JP2663176B2 (en) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Flat brushless motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663176B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205429898U (en) * | 2015-11-30 | 2016-08-03 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | Motor, power device and unmanned vehicles |
-
1989
- 1989-08-07 JP JP20450089A patent/JP2663176B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0370458A (en) | 1991-03-26 |
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