JP4984745B2

JP4984745B2 - Coreless brushless motor

Info

Publication number: JP4984745B2
Application number: JP2006230802A
Authority: JP
Inventors: 啓佐敏竹内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-08-28
Also published as: JP2008054476A

Description

この発明は、永久磁石と電磁コイルとを利用したコアレスブラシレスモータに関する。 The present invention relates to a coreless brushless motor using a permanent magnet and an electromagnetic coil.

ブラシレスモータとしては、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。 As a brushless motor, for example, one described in Patent Document 1 below is known.

特開２００１−２９８９８２号公報JP 2001-298882 A

従来のブラシレスモータでは、電磁コイルに磁性体のコアを設けて磁束の有効利用を図るのが一般的であった。但し、磁性体のコアを設けないコアレスモータも従来から知られている。コアレスモータでは、コギングの無いなめらかな駆動を実現することが可能である。しかしながら、本発明の発明者は、従来のコアレスブラシレスモータにおいて、磁束の有効利用が必ずしも十分では無いことを発見し、より有効に磁束を利用できる構成を見出した。 In a conventional brushless motor, it has been common to provide a magnetic core in an electromagnetic coil for effective use of magnetic flux. However, a coreless motor that does not have a magnetic core is also known. A coreless motor can realize smooth driving without cogging. However, the inventor of the present invention has found that in a conventional coreless brushless motor, effective use of magnetic flux is not always sufficient, and has found a configuration that can more effectively use magnetic flux.

本発明は、コアレスブラシレスモータにおいて磁束をより有効に利用するための技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique for more effectively using magnetic flux in a coreless brushless motor.

上記目的を達成するために、本発明によるコアレスブラシレスモータは、
磁性体コアを有さず個別にリング形状に導線が巻き回された複数の電磁コイルを有する少なくとも１組のコイル列を有し、固定体又は移動体として機能する第１の構造部と、
複数の永久磁石を有する磁石列を有し、前記第１の構造部との相対位置が変化可能な第２の構造部と、
を備え、
前記コイル列には磁気ヨーク部材が設けられており、前記磁気ヨーク部材は、前記コイル列を挟んで前記磁石列とは反対側に設置されている。 In order to achieve the above object, a coreless brushless motor according to the present invention comprises:
A first structure portion that has at least one set of coil rows having a plurality of electromagnetic coils each having a conductive wire wound in a ring shape without having a magnetic core, and functions as a fixed body or a moving body;
A second structure portion having a magnet row having a plurality of permanent magnets, the relative position of the first structure portion being variable;
With
The coil row is provided with a magnetic yoke member, and the magnetic yoke member is disposed on the opposite side of the magnet row with the coil row interposed therebetween.

このモータによれば、コイル列に、磁石列とは反対側の位置に磁気ヨーク部材が設けられているので、磁石列から発生する磁界をこの磁気ヨーク部材で保持して外部に逃がさないようにすることができる。この結果、コイル列における磁束密度を高めることができ、磁束をより有効に利用することが可能である。 According to this motor, since the magnetic yoke member is provided in the coil row at a position opposite to the magnet row, the magnetic field generated from the magnet row is held by the magnetic yoke member so as not to escape to the outside. can do. As a result, the magnetic flux density in the coil array can be increased, and the magnetic flux can be used more effectively.

前記磁気ヨーク部材は、前記コイル列を保持するための基板に設置されており、
前記コイル列は、前記基板上に設置された前記磁気ヨーク部材の上に設置されているようにしてもよい。 The magnetic yoke member is installed on a substrate for holding the coil row,
The coil array may be installed on the magnetic yoke member installed on the substrate.

あるいは、前記磁気ヨーク部材は、前記コイル列を保持するための基板に設置されており、前記コイル列と前記磁気ヨーク部材とは前記基板の第１と第２の面に前記基板を挟んで設置されているようにしてもよい。 Alternatively, the magnetic yoke member is installed on a substrate for holding the coil array, and the coil array and the magnetic yoke member are installed with the substrate sandwiched between first and second surfaces of the substrate. You may be made to do.

これらの構成によれば、磁気ヨーク部材がコイル列の近傍に設けられるので、磁束の漏れがすくなくなり、磁束の利用効率を高めることができる。 According to these configurations, since the magnetic yoke member is provided in the vicinity of the coil array, the leakage of the magnetic flux is reduced and the use efficiency of the magnetic flux can be improved.

前記磁気ヨーク部材は、各電磁コイルのリング形状の中空部分に対応する第１の領域には磁性体が設けられておらず、隣接する各電磁コイル対の隣り合う導線部分に対応する第２の領域には磁性体が設けられているように構成されているようにしてもよい。 In the magnetic yoke member, no magnetic body is provided in the first region corresponding to the ring-shaped hollow portion of each electromagnetic coil, and the second corresponding to the adjacent conductor portion of each adjacent electromagnetic coil pair. You may make it comprise so that a magnetic body may be provided in the area | region.

上記第１の領域ではコイルの導線が有効な駆動力をあまり発生せず、一方、上記第２の領域ではコイルの導線が有効な駆動力を発生する。従って、第１の領域において磁性体を省略することによってモータの重量を軽減することができ、また、第２の領域に磁性体を設けることによって磁束の利用効率を十分高めることができる。 In the first region, the coil conductor does not generate an effective driving force, whereas in the second region, the coil conductor generates an effective driving force. Therefore, the weight of the motor can be reduced by omitting the magnetic material in the first region, and the use efficiency of the magnetic flux can be sufficiently increased by providing the magnetic material in the second region.

前記コイル列と前記磁石列は、対向する円盤形状に構成されており、
また、前記磁石列には、前記円盤形状に配列された磁石列の外周を覆う第２の磁気ヨーク部材が設けられているようにしてもよい。 The coil row and the magnet row are configured in opposing disk shapes,
The magnet array may be provided with a second magnetic yoke member that covers the outer periphery of the magnet array arranged in the disk shape.

この構成によれば、円盤形状に配列された磁石列の外周から外部に漏れる磁力線を減らすことができ、鉄損を低減することが可能である。 According to this configuration, it is possible to reduce the magnetic lines of force that leak from the outer periphery of the magnet array arranged in a disk shape, and it is possible to reduce iron loss.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電動モータ及びその制御方法、それらを用いたアクチュエータ等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms, for example, in the form of an electric motor, a control method thereof, an actuator using them, and the like.

次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A．第１実施例：
B．他の実施例：
C．変形例： Next, embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. First embodiment:
B. Other examples:
C. Variations:

A．第１実施例：
図１（Ａ）は、本発明の第１実施例におけるコアレスブラシレスモータの構成を示す断面図である。このモータは、４極２相モータとして構成されている。 A. First embodiment:
FIG. 1A is a cross-sectional view showing the configuration of the coreless brushless motor in the first embodiment of the present invention. This motor is configured as a four-pole two-phase motor.

このモータ１００は、略円盤状の第１と第２のステータ部１０，２０と、略円盤状のロータ部３０とを有している。図１（Ｂ）に示すように、ロータ部３０は、円環状に配置された４つの磁石３２を有している。ロータ部３０の中心は回転軸１１２に固定されている。磁石３２の磁化方向は図１（Ａ）の上下方向であり、図１（Ｂ）では紙面に垂直な方向である。磁石３２の外周には、磁気ヨーク部材３４が設けられている。 The motor 100 includes first and second stator portions 10 and 20 that are substantially disk-shaped, and a rotor portion 30 that is substantially disk-shaped. As shown in FIG. 1B, the rotor unit 30 has four magnets 32 arranged in an annular shape. The center of the rotor unit 30 is fixed to the rotating shaft 112. The magnetization direction of the magnet 32 is the vertical direction in FIG. 1A, and is the direction perpendicular to the paper surface in FIG. A magnetic yoke member 34 is provided on the outer periphery of the magnet 32.

図１（Ｃ），（Ｄ）は、第１と第２のステータ部１０，２０をそれぞれ示している。第１のステータ部１０は、個別にリング状に導線が巻き回された４つの電磁コイル１２を有する。ここで、「リング状」とは、円形に限らず、図１（Ｃ）のコイル１２のような略扇形や、楕円形状などの種々の形状を含む広い意味を有している。４つの電磁コイル１２は、基板（回路基板）１６に設置されている。また、基板１６と電磁コイル１２の間には、強磁性体で形成された磁気ヨーク部材１８が設置されている。さらに、基板１６には、ロータ部３０の位置を検出するための磁気センサ１４が設けられている。第２のステータ部２０は、第１のステータ部１０の電磁コイル１２からずれた位置に設けられた４つの電磁コイル２２を備えている。第２のステータ部２０も、磁気センサ２４と、基板（回路基板）２６と、磁気ヨーク部材２８と、磁気センサ２４とを備えている。第１と第２のステータ部１０，２０は、モータ１００のケーシング１０２（図１（Ａ））に固定されている。 1C and 1D show the first and second stator portions 10 and 20, respectively. The first stator unit 10 includes four electromagnetic coils 12 each having a conductive wire wound in a ring shape. Here, the “ring shape” is not limited to a circular shape, and has a broad meaning including various shapes such as a substantially sector shape such as the coil 12 of FIG. The four electromagnetic coils 12 are installed on a board (circuit board) 16. Further, a magnetic yoke member 18 made of a ferromagnetic material is installed between the substrate 16 and the electromagnetic coil 12. Further, the substrate 16 is provided with a magnetic sensor 14 for detecting the position of the rotor unit 30. The second stator unit 20 includes four electromagnetic coils 22 provided at positions shifted from the electromagnetic coil 12 of the first stator unit 10. The second stator unit 20 also includes a magnetic sensor 24, a substrate (circuit board) 26, a magnetic yoke member 28, and a magnetic sensor 24. The first and second stator portions 10 and 20 are fixed to the casing 102 (FIG. 1A) of the motor 100.

なお、第１のステータ部１０の４つの電磁コイル１２を「Ａ相コイル列１２」とも呼び、第２のステータ部２０の４つの電磁コイル２２を「Ｂ相コイル列２２」とも呼ぶ。また、Ａ相コイル列１２のための磁気センサ１４を「Ａ相磁気センサ１４」とも呼び、Ｂ相コイル列２２のための磁気センサ２４を「Ｂ相磁気センサ２４」とも呼ぶ。 The four electromagnetic coils 12 of the first stator unit 10 are also referred to as “A phase coil row 12”, and the four electromagnetic coils 22 of the second stator unit 20 are also referred to as “B phase coil row 22”. Further, the magnetic sensor 14 for the A-phase coil group 12 is also referred to as “A-phase magnetic sensor 14”, and the magnetic sensor 24 for the B-phase coil group 22 is also referred to as “B-phase magnetic sensor 24”.

駆動制御回路（図示省略）は、Ａ相磁気センサ１４の出力を利用して、Ａ相コイル列１２を駆動するための第１の駆動信号を生成し、また、Ｂ相磁気センサ２４の出力を利用して、Ｂ相コイル列２２を駆動するための第２の駆動信号を生成する。磁気センサ１４，２４としては、アナログ出力を有するホールＩＣを使用することができる。あるいは、２値又は多値のデジタル出力を有するセンサを利用してもよい。駆動制御回路としては、これらのセンサ１４，２４の出力を利用してＰＷＭ制御を行うことによって駆動信号を生成する回路を利用することができる。あるいは、センサ１４，２４の出力を増幅することによって駆動信号を生成する回路を利用することも可能である。 A drive control circuit (not shown) uses the output of the A-phase magnetic sensor 14 to generate a first drive signal for driving the A-phase coil array 12 and outputs the output of the B-phase magnetic sensor 24. Utilizing this, a second drive signal for driving the B-phase coil array 22 is generated. As the magnetic sensors 14 and 24, a Hall IC having an analog output can be used. Alternatively, a sensor having a binary or multi-value digital output may be used. As the drive control circuit, a circuit that generates a drive signal by performing PWM control using the outputs of these sensors 14 and 24 can be used. Alternatively, a circuit that generates a drive signal by amplifying the outputs of the sensors 14 and 24 can be used.

Ａ相コイル列１２の４つのコイルは互いに同じ位相で駆動される。また、Ｂ相コイル列２２の４つのコイルも互いに同じ位相で駆動される。ここで、「同じ位相で駆動される」とは、位相の差がπである場合も含んでいる。具体的には、Ａ相コイル列１２の４つのコイルは、対向するコイル同士の位相差が０となり、隣接するコイル同士の位相差がπとなるように駆動される。Ｂ相コイル列２２の４つのコイルも同様である。また、Ａ相コイル列１２とＢ相コイル列２２は、互いの位相差がπ／２となるように駆動される。 The four coils of the A phase coil array 12 are driven in the same phase. Further, the four coils of the B-phase coil array 22 are also driven with the same phase. Here, “driven with the same phase” includes the case where the phase difference is π. Specifically, the four coils of the A-phase coil array 12 are driven so that the phase difference between the opposing coils is 0 and the phase difference between adjacent coils is π. The same applies to the four coils of the B-phase coil array 22. The A-phase coil group 12 and the B-phase coil group 22 are driven so that the phase difference between them is π / 2.

図２は、コイル列に設けられた磁気ヨーク部材の効果を示す説明図である。図２（Ａ）に示す比較例ではコイル１２，２２に磁気ヨーク部材は設けられていない。一方、図２（Ｂ）に示す実施例では、コイル１２，２２の裏側（磁石３２と反対の側）に磁気ヨーク部材１８，２８がそれぞれ設けられている。比較例では、磁石３２から発生した磁力線がコイル１２，２２の裏側の空間にまで抜け出ており、磁束が必ずしもコイル１２，２２によって有効に利用されていないことが理解できる。一方、実施例では、磁石３２から発生した磁力線がコイル１２，２２の裏側に設けられた磁気ヨーク部材１８，２８の中にほぼ保持されており、この結果、コイル１２，２２における磁束密度が高まっている。 FIG. 2 is an explanatory view showing the effect of the magnetic yoke member provided in the coil array. In the comparative example shown in FIG. 2A, no magnetic yoke member is provided on the coils 12 and 22. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 2B, magnetic yoke members 18 and 28 are provided on the back side of the coils 12 and 22 (the side opposite to the magnet 32), respectively. In the comparative example, it can be understood that the lines of magnetic force generated from the magnet 32 have escaped to the space behind the coils 12 and 22, and the magnetic flux is not necessarily effectively used by the coils 12 and 22. On the other hand, in the embodiment, the lines of magnetic force generated from the magnet 32 are substantially held in the magnetic yoke members 18 and 28 provided on the back side of the coils 12 and 22, and as a result, the magnetic flux density in the coils 12 and 22 is increased. ing.

なお、一般にモータでは、磁石の磁界中に配置されたコイルに電流を流したときに発生するローレンツ力を利用して駆動力を発生させている。従って、コイルにおける磁界の強度を強く（すなわち磁束密度を高く）すれば、モータ効率が向上する。図２で示したように、本発明の実施例では、コイル１２，２２の磁石３２とは反対側の位置に磁気ヨーク部材１８，２８を設けているので、コイル１２，２２における磁束密度が高まり、効率が向上することが理解できる。 In general, a motor generates a driving force by utilizing a Lorentz force generated when a current is passed through a coil arranged in a magnetic field of a magnet. Therefore, if the intensity of the magnetic field in the coil is increased (that is, the magnetic flux density is increased), the motor efficiency is improved. As shown in FIG. 2, in the embodiment of the present invention, the magnetic yoke members 18 and 28 are provided at positions opposite to the magnets 32 of the coils 12 and 22, so that the magnetic flux density in the coils 12 and 22 is increased. , You can understand that the efficiency is improved.

なお、本実施例のモータは、各コイル１２，２２の中心に磁性部材が設けられておらず、いわれるコアレスモータとして構成されている。コアレスモータでは、コギングが発生しない滑らかな動作を実現することが可能である。一方、通常のコアレスモータでは、必ずしも磁束密度が有効に利用されないために、モータ効率が低下することが多い。これに対して、本実施例のモータでは、コイル１２，２２の磁石３２とは反対側の位置に磁気ヨーク部材１８，２８を設けているので、コアが無いことによる効率の低下をこれらの磁気ヨーク部材１８，２８によってかなり回復することが可能である。また、本実施例では、磁石列３２の両側にコイル列１２，２２を設けることによって、磁石列３２の両側の磁束の利用効率をさらに高めている。 In addition, the motor of a present Example is comprised as a coreless motor called the magnetic member not being provided in the center of each coil 12 and 22. With a coreless motor, it is possible to realize a smooth operation that does not cause cogging. On the other hand, in a normal coreless motor, since the magnetic flux density is not always effectively used, the motor efficiency often decreases. On the other hand, in the motor of this embodiment, the magnetic yoke members 18 and 28 are provided at positions opposite to the magnets 32 of the coils 12 and 22, so that the efficiency is reduced due to the absence of the core. It is possible to recover considerably by the yoke members 18, 28. Further, in this embodiment, the coil rows 12 and 22 are provided on both sides of the magnet row 32 to further increase the use efficiency of the magnetic flux on both sides of the magnet row 32.

図３は、Ａ相コイル列１２用の磁気ヨーク部材１８の各種の形状を示す説明図である。なお、Ｂ相コイル列２２用の磁気ヨーク部材２８にも、これらと同じ形状を採用することが可能である。図３（Ａ）は、Ａ相コイル列１２の形状を示している。各コイル１２は、第１の外周円ＯＣ１と第１の内周円ＩＣ１とに挟まれた円環状の領域に巻かれている。また、個々のコイルの中空部分は、第２の外周円ＯＣ２と第２の内周円ＩＣ２とに挟まれた円環状の領域に存在する。なお、第１の外周円ＯＣ１は第２の外周円ＯＣ２よりも大きく、第１の内周円ＩＣ１は第２の内周円ＩＣ２よりも小さい。 FIG. 3 is an explanatory view showing various shapes of the magnetic yoke member 18 for the A-phase coil array 12. The same shape can be adopted for the magnetic yoke member 28 for the B-phase coil group 22. FIG. 3A shows the shape of the A-phase coil array 12. Each coil 12 is wound around an annular region sandwiched between a first outer circumference circle OC1 and a first inner circumference circle IC1. Moreover, the hollow part of each coil exists in the annular | circular shaped area | region pinched | interposed into 2nd outer periphery circle OC2 and 2nd inner periphery circle IC2. The first outer circumference circle OC1 is larger than the second outer circumference circle OC2, and the first inner circumference circle IC1 is smaller than the second inner circumference circle IC2.

図３（Ａ）に示す磁気ヨーク部材１８ａは、第２の外周円ＯＣ２と第２の内周円ＩＣ２との間に挟まれた円環状の領域に渡って磁性体が設けられた形状を有している。この磁気ヨーク部材１８ａは、図１に示したモータ１００で使用されていた磁気ヨーク部材１８と同じものである。この磁気ヨーク部材１８ａにおいて、個々のコイルの最外周の導線部分（第２の外周円ＯＣ２より外側の導線部分）と、最内周の導線部分（第２の内周円ＩＣ２より内側の導線部分）とに対応する領域に磁性体を設けないようにした理由は、これらの導線部分においては有効な駆動力が働かないからである。すなわち、コイルの最外周の導線部分と最内周の導線部分で発生する電磁力は、モータの動作方向とは垂直な方向（すなわち、回転軸１１２（図１（Ａ））から放射状に伸びる方向）に働くだけであり、有効な駆動力とはならない。従って、これらの導線部分には、磁気ヨーク部材を設けないようにしても、効率はあまり低下する心配は無い。 The magnetic yoke member 18a shown in FIG. 3 (A) has a shape in which a magnetic body is provided over an annular region sandwiched between the second outer circumference circle OC2 and the second inner circumference circle IC2. is doing. This magnetic yoke member 18a is the same as the magnetic yoke member 18 used in the motor 100 shown in FIG. In this magnetic yoke member 18a, the outermost conductor portion of each coil (the conductor portion outside the second outer circumference circle OC2) and the innermost conductor portion (the conductor portion inside the second inner circle IC2). The reason why the magnetic body is not provided in the region corresponding to () is that an effective driving force does not work in these conductor portions. That is, the electromagnetic force generated in the outermost conductor portion and the innermost conductor portion of the coil is a direction that extends radially from the direction perpendicular to the motor operating direction (that is, the rotating shaft 112 (FIG. 1A)). ) And not an effective driving force. Therefore, even if the magnetic yoke member is not provided in these conductive wire portions, there is no concern that the efficiency will be lowered so much.

図３（Ｃ）に示した磁気ヨーク部材１８ｂは、第１の外周円ＯＣ１と第１の内周円ＩＣ１との間に挟まれた円環状の領域に渡って磁性体が設けられた形状を有している。なお、この磁気ヨーク部材１８ｂでは、磁気センサ１４（図１（Ｃ））を実装するための穴１９（図３（Ｂ）では省略していた）が示されている。この磁気ヨーク部材１８ｂは、図３（Ｂ）の磁気ヨーク部材１８ａよりも磁束の利用効率は高くなる点で好ましいが、鉄損が増加する。従って、鉄損の点では図３（Ｂ）に示した磁気ヨーク部材１８ａの方が好ましい。 The magnetic yoke member 18b shown in FIG. 3C has a shape in which a magnetic body is provided over an annular region sandwiched between the first outer circumference circle OC1 and the first inner circumference circle IC1. Have. In the magnetic yoke member 18b, a hole 19 (not shown in FIG. 3B) for mounting the magnetic sensor 14 (FIG. 1C) is shown. The magnetic yoke member 18b is preferable in that the use efficiency of magnetic flux is higher than that of the magnetic yoke member 18a of FIG. 3B, but the iron loss increases. Therefore, the magnetic yoke member 18a shown in FIG. 3B is preferable in terms of iron loss.

図３（Ｄ）に示した磁気ヨーク部材１８ｃは、第２の外周円ＯＣ２と第２の内周円ＩＣ２との間に挟まれた円環状の領域のうちの一部に磁性体が設けられ、他の部分では磁性体が省略されており、この結果、４つの島状の磁性体部分に分割されている。個々の磁性体部分は、隣接する一対のコイル１２の隣り合う導線部分（図３（Ａ）において２本の導線がほぼ平行に並んでいる部分）を覆う領域に対応付けられている。また、磁性体が省略されている部分は、各コイルのリング形状の中空部分に対応付けられている。図２で説明したように、磁気ヨーク部材１８による磁束密度の増加が効率向上に寄与するのは、導線が存在する部分である。従って、図３（Ｄ）に示すように各コイルの中空部分に相当する領域において磁性体を省略するようにしても、効率はあまり低下することが無い。また、この磁気ヨーク部材１８ｃでは、磁性体が少なくて済むので、鉄損が少なく、また、モータを軽量化することができる。 The magnetic yoke member 18c shown in FIG. 3D is provided with a magnetic body in a part of an annular region sandwiched between the second outer circumference circle OC2 and the second inner circumference circle IC2. In other parts, the magnetic material is omitted, and as a result, it is divided into four island-shaped magnetic material parts. Each magnetic part is associated with a region covering an adjacent conductive wire portion (a portion where two conductive wires are arranged in parallel in FIG. 3A) of a pair of adjacent coils 12. Further, the portion where the magnetic body is omitted is associated with the ring-shaped hollow portion of each coil. As described with reference to FIG. 2, the increase in the magnetic flux density by the magnetic yoke member 18 contributes to the efficiency improvement in the portion where the conducting wire exists. Therefore, even if the magnetic body is omitted in the region corresponding to the hollow portion of each coil as shown in FIG. In addition, since the magnetic yoke member 18c requires less magnetic material, there is less iron loss and the motor can be reduced in weight.

図３（Ｅ）に示した磁気ヨーク部材１８ｄは、図３（Ｄ）の磁気ヨーク部材１８ｃの４つの磁性体部分を互いに接続して一体としたものである。図３（Ｆ）に示した磁気ヨーク部材１８ｅは、図３（Ｅ）の磁気ヨーク部材１８ｄに磁気センサ１４用の穴１９を設けたものである。なお、磁気ヨーク部材の形状としては、上述したもの以外の種々の形状を採用することが可能である。 A magnetic yoke member 18d shown in FIG. 3 (E) is formed by connecting four magnetic parts of the magnetic yoke member 18c of FIG. 3 (D) to each other. A magnetic yoke member 18e shown in FIG. 3F is obtained by providing a hole 19 for the magnetic sensor 14 in the magnetic yoke member 18d shown in FIG. As the shape of the magnetic yoke member, various shapes other than those described above can be adopted.

図４は、磁石列３２（図１（Ｂ））の外周に設けられた磁気ヨーク部材３４の効果を示す説明図である。図４（Ａ）に示す比較例では円盤状に配列された磁石列３２の外周に磁気ヨーク部材は設けられておらず、一方、図４（Ｂ）に示す実施例では、磁石３２の外周に磁気ヨーク部材３４が設けられている。図４（Ａ）の右側（側面図）に示すように、比較例では、磁石列３２の外周からさらに外側の空間（すなわち上下に）に伸びるように磁力線が発生している。これらの磁力線は、モータの駆動に有効に働かない無駄な磁力線である。一方、図４（Ｂ）に示した実施例では、円盤状に配列された磁石列３２の外周から発生する磁力線が磁気ヨーク部材３４の中にほぼ保持されており、この結果、鉄損などの損失の発生を低減することができる。但し、磁石列３２用の磁気ヨーク部材３４は省略してもよい。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the effect of the magnetic yoke member 34 provided on the outer periphery of the magnet row 32 (FIG. 1B). In the comparative example shown in FIG. 4A, no magnetic yoke member is provided on the outer periphery of the magnet array 32 arranged in a disk shape, while in the embodiment shown in FIG. A magnetic yoke member 34 is provided. As shown on the right side (side view) of FIG. 4A, in the comparative example, magnetic lines of force are generated so as to extend from the outer periphery of the magnet row 32 to the outer space (that is, up and down). These magnetic field lines are useless magnetic field lines that do not work effectively for driving the motor. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 4B, the magnetic lines of force generated from the outer periphery of the magnet array 32 arranged in a disk shape are substantially held in the magnetic yoke member 34. As a result, the iron loss, etc. The generation of loss can be reduced. However, the magnetic yoke member 34 for the magnet row 32 may be omitted.

以上のように、第１実施例では、各コアレスコイル列１２，２２の裏側（永久磁石と反対側）に、磁気ヨーク部材１８，２８を設けたので、コギングの発生を防止しつつ、磁石から発生する磁束密度の利用効率を向上させることができる。また、磁石列３２の外周にも磁気ヨーク部材３４を設けたので、損失の少ないモータを実現することができる。 As described above, in the first embodiment, since the magnetic yoke members 18 and 28 are provided on the back side (opposite side of the permanent magnet) of the coreless coil arrays 12 and 22, it is possible to prevent the occurrence of cogging from the magnet. The utilization efficiency of the generated magnetic flux density can be improved. Further, since the magnetic yoke member 34 is provided on the outer periphery of the magnet row 32, a motor with less loss can be realized.

B．他の実施例：
図５は、第２実施例におけるモータの構成を示している。このモータ１００ａは、図１（Ａ）に示した第１実施例のモータ１００の回路基板１６と磁気ヨーク部材１８の位置を逆にし、また、回路基板２６と磁気ヨーク部材２８の位置を逆にしたものであり、他の構成は第１実施例と同じである。すなわち、第２実施例のモータ１００ａでは、Ａ相コイル列１２と磁気ヨーク部材１８は、回路基板１６を挟んで回路基板１６の異なる面に設置されている。Ｂ相コイル列２２と磁気ヨーク部材２８も、回路基板２６を挟んで回路基板２６の異なる面に設置されている。この第２実施例によっても、第１実施例と同様な効果を得ることができる。 B. Other examples:
FIG. 5 shows the configuration of the motor in the second embodiment. In the motor 100a, the positions of the circuit board 16 and the magnetic yoke member 18 of the motor 100 of the first embodiment shown in FIG. 1A are reversed, and the positions of the circuit board 26 and the magnetic yoke member 28 are reversed. The other configuration is the same as that of the first embodiment. That is, in the motor 100a of the second embodiment, the A-phase coil array 12 and the magnetic yoke member 18 are installed on different surfaces of the circuit board 16 with the circuit board 16 in between. The B-phase coil array 22 and the magnetic yoke member 28 are also installed on different surfaces of the circuit board 26 with the circuit board 26 interposed therebetween. According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

図６は、第３実施例におけるモータの構成を示している。このモータ１００ｂは、第１実施例のモータ１００の磁石列３２（図１（Ｂ））の内周側に第２の磁気ヨーク部材３６を追加したものであり、他の構成は第１実施例と同じである。なお、図６（Ａ）は図１（Ａ）と同じである。また、第３実施例のコイル列１２，２２の構成は、図１（Ｃ），（Ｄ）に示したものと同じなので図示が省略されている。この第３実施例によっても、第１実施例と同様な効果を得ることができる。また、第３実施例では磁石列３２の内周にも磁気ヨーク部材３６を設けたので、より損失を低減することができる。 FIG. 6 shows the configuration of the motor in the third embodiment. This motor 100b is obtained by adding a second magnetic yoke member 36 to the inner peripheral side of the magnet array 32 (FIG. 1B) of the motor 100 of the first embodiment, and the other configuration is the first embodiment. Is the same. Note that FIG. 6A is the same as FIG. Further, the configuration of the coil arrays 12 and 22 of the third embodiment is the same as that shown in FIGS. According to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In the third embodiment, since the magnetic yoke member 36 is also provided on the inner periphery of the magnet array 32, the loss can be further reduced.

図７（Ａ）〜７（Ｃ）は、第４〜第６実施例におけるモータの構成を示している。図７（Ａ）に示す第４実施例のモータ１００ｃは、ケーシング１０２ｃを磁性体で構成したものであり、他の構成は第１実施例と同じである。ケーシング１０２ｃを磁性体で構成すれば、磁束の利用効率をより向上させることができる。図７（Ｂ）に示す第５実施例のモータ１００ｄは、ケーシング１０２ｄを磁性体を含有した樹脂で構成したものであり、他の構成は第１実施例と同じである。この構成によっても、磁束の利用効率をより向上させることができる。図７（Ｃ）に示す第６実施例のモータ１００ｅは、ケーシング１０２の内面に磁性体粉末層１０４を塗布したものである。この構成によっても、磁束の利用効率をより向上させることができる。これらの図７（Ａ）〜７（Ｃ）に示した実施例のように、ケーシングに磁性体を含有する磁性体層を設けるようにすれば、磁束の外部への漏洩を防止することができる。 FIGS. 7A to 7C show the configuration of the motor in the fourth to sixth embodiments. In the motor 100c of the fourth embodiment shown in FIG. 7A, the casing 102c is made of a magnetic material, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. If the casing 102c is comprised with a magnetic body, the utilization efficiency of magnetic flux can be improved more. In the motor 100d of the fifth embodiment shown in FIG. 7B, the casing 102d is made of a resin containing a magnetic material, and other configurations are the same as those of the first embodiment. Also with this configuration, the utilization efficiency of magnetic flux can be further improved. A motor 100e of the sixth embodiment shown in FIG. 7C is obtained by applying a magnetic powder layer 104 to the inner surface of a casing 102. Also with this configuration, the utilization efficiency of magnetic flux can be further improved. If the magnetic material layer containing the magnetic material is provided in the casing as in the embodiments shown in FIGS. 7A to 7C, leakage of the magnetic flux to the outside can be prevented. .

図８は、第７実施例におけるモータの構成を示している。このモータ１００ｆは、２つの円盤状のロータ部３０ａ，３０ｂを有するダブルロータ構造を有している。２つのロータ３０ａ，３０ｂは、回転軸１１２に接続されており、互いに同じ構成を有している。図８（Ａ）に示すように、このモータ１００ｆは、上部モータ部１００Ｕと、下部モータ部１００Ｌとに分けられている。上部モータ部１００Ｕは、第１のロータ部３０ａと、Ａ相コイル列１２を有する第１のステータ部１０と、Ｂ相コイル列２２ａを有する第２のステータ部２０ａとで構成される。下部モータ部１００Ｌは、第２のロータ部３０ｂと、Ａ相コイル列１２を有する第１のステータ部１０と、Ｂ相コイル列２２ｂを有する第２のステータ部２０ｂとで構成される。この説明から理解できるように、Ａ相コイル列１２は、上部モータ部１００Ｕと下部モータ部１００Ｌとで共用されている。２つのＢ相コイル列２２ａ，２２ｂは同じ構成を有している。 FIG. 8 shows the configuration of the motor in the seventh embodiment. The motor 100f has a double rotor structure having two disk-like rotor portions 30a and 30b. The two rotors 30a and 30b are connected to the rotating shaft 112 and have the same configuration. As shown in FIG. 8A, the motor 100f is divided into an upper motor unit 100U and a lower motor unit 100L. The upper motor unit 100U includes a first rotor unit 30a, a first stator unit 10 having an A-phase coil group 12, and a second stator unit 20a having a B-phase coil group 22a. The lower motor unit 100L includes a second rotor unit 30b, a first stator unit 10 having an A-phase coil group 12, and a second stator unit 20b having a B-phase coil group 22b. As can be understood from this description, the A-phase coil array 12 is shared by the upper motor unit 100U and the lower motor unit 100L. The two B-phase coil groups 22a and 22b have the same configuration.

なお、第７実施例では、モータの両側に設けられた２つのＢ相コイル列２２ａ，２２ｂには磁気ヨーク部材２８が設けられているが、モータの軸方向の中央に設けられているＡ相コイル列１２には磁気ヨーク部材が設けられていない。この理由は、Ａ相コイル列１２が上部モータ部１００Ｕと下部モータ部１００Ｌとで共用されるので、Ａ相コイル列１２には磁気ヨーク部材が無い方が好ましいからである。 In the seventh embodiment, the magnetic yoke member 28 is provided in the two B-phase coil groups 22a and 22b provided on both sides of the motor, but the A-phase provided in the center in the axial direction of the motor. The coil array 12 is not provided with a magnetic yoke member. This is because the A-phase coil group 12 is shared by the upper motor unit 100U and the lower motor unit 100L, and therefore it is preferable that the A-phase coil group 12 does not have a magnetic yoke member.

この第７実施例のモータ１００ｆは、第１実施例のモータ１００の約２倍の駆動力を発生することができる。また、複数のコイル列１２，２２ａ，２２ｂのうちで、モータの両端にあるコイル列２２ａ，２２ｂにはその外側に磁気ヨーク部材２８が設けられているので、第１実施例と同様に磁束の利用効率を高めることができる。この説明から理解できるように、略円盤状のロータ部と、略円盤状のステータ部とが交互に配列された多重ロータ構造のモータでは、複数のステータ部のうちのモータの両端にあるステータ部のコイル列の外側に磁気ヨーク部材を設けると共に、内部にあるステータ部のコイル列には磁気ヨーク部材を設けないことが好ましい。 The motor 100f of the seventh embodiment can generate a driving force approximately twice that of the motor 100 of the first embodiment. In addition, among the plurality of coil arrays 12, 22a, 22b, the coil arrays 22a, 22b at both ends of the motor are provided with magnetic yoke members 28 on the outer sides thereof, so that the magnetic flux members are the same as in the first embodiment. Use efficiency can be increased. As can be understood from this description, in a multi-rotor structure motor in which substantially disk-like rotor parts and substantially disk-like stator parts are alternately arranged, the stator parts at both ends of the motor among the plurality of stator parts. Preferably, a magnetic yoke member is provided outside the coil row, and no magnetic yoke member is provided in the coil row of the stator portion inside.

図９は、第８実施例としてのリニアモータの構成を示している。このリニアモータ１０００は、固定ガイド部１１００と、移動部１２００とを備えている。固定ガイド部１１００には、図９（Ａ）に示すように、移動方向に沿って多数の永久磁石３２が配列されている。移動部１２００は、固定ガイド部１１００を上下方向に挟むように構成されており、コイル列１２，２２が磁石列３２の上と下にそれぞれ対向して設けられている。また、磁気コイルの間には、Ａ相磁気センサ１４とＢ相磁気センサ２４が設けられている。各コイル列１２，２２には、磁気ヨーク部材１８，２８がそれぞれ設けられている。図９（Ｂ）に示すように、移動部１２００には駆動制御部１２５０が設けられている。駆動制御部１２５０は、燃料電池などの自立的な電源装置（図示省略）を有している。固定ガイド部１１００は、移動部１２００を導くためのレール１１２０が設けられている。移動部１２００は、ベアリング部１１４０によってレール１１２０に摺動可能に保持されている。本発明によるコアレスブラシレスモータは、このようなリニアモータとしても実現可能である。 FIG. 9 shows the configuration of a linear motor as the eighth embodiment. The linear motor 1000 includes a fixed guide part 1100 and a moving part 1200. As shown in FIG. 9A, a large number of permanent magnets 32 are arranged in the fixed guide portion 1100 along the moving direction. The moving part 1200 is configured to sandwich the fixed guide part 1100 in the vertical direction, and the coil rows 12 and 22 are provided above and below the magnet row 32 so as to face each other. An A-phase magnetic sensor 14 and a B-phase magnetic sensor 24 are provided between the magnetic coils. Magnetic coil members 18 and 28 are provided in the coil arrays 12 and 22, respectively. As shown in FIG. 9B, the moving unit 1200 is provided with a drive control unit 1250. The drive controller 1250 has a self-supporting power supply device (not shown) such as a fuel cell. The fixed guide portion 1100 is provided with a rail 1120 for guiding the moving portion 1200. The moving part 1200 is slidably held on the rail 1120 by a bearing part 1140. The coreless brushless motor according to the present invention can also be realized as such a linear motor.

C．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 C. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

C１．変形例１：
上述した実施例では、磁石列の両側にコイル列が設けられていたが、磁石列の片側にのみコイル列を設けるようにしてもよい。但し、磁石列の両側にコイル列が設けるようにすれば、磁石の磁束をより有効に利用することができ、モータ効率を向上させることが可能である。 C1. Modification 1:
In the embodiment described above, the coil array is provided on both sides of the magnet array. However, the coil array may be provided only on one side of the magnet array. However, if the coil array is provided on both sides of the magnet array, the magnetic flux of the magnet can be used more effectively, and the motor efficiency can be improved.

C２．変形例２：
上述した第１ないし第７実施例では、円盤状のロータ及びステータを有する平面ロータ型モータを説明したが、本発明は、円筒型のロータ及びステータを有するモータなどの種々の構造のモータにも適用可能である。 C2. Modification 2:
In the first to seventh embodiments described above, the planar rotor type motor having the disk-shaped rotor and the stator has been described. However, the present invention is applicable to motors of various structures such as a motor having a cylindrical rotor and a stator. Applicable.

C３．変形例３：
上記実施例では、２相のコアレスブラシレスＤＣモータを説明したが、本発明はこれ以外の種々のコアレスブラシレスモータに適用可能である。例えば、極数と相数としては、それぞれ任意の整数を採用することができる。 C3. Modification 3:
Although the two-phase coreless brushless DC motor has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to various other coreless brushless motors. For example, any integer can be adopted as the number of poles and the number of phases.

第１実施例におけるモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor in 1st Example. コイル列に設けられた磁気ヨーク部材の効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect of the magnetic yoke member provided in the coil row | line | column. コイル列用の磁気ヨーク部材の各種の形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the various shapes of the magnetic yoke member for coil rows. 磁石列に設けられた磁気ヨーク部材の効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect of the magnetic yoke member provided in the magnet row | line | column. 第２実施例におけるモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor in 2nd Example. 第３実施例におけるモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor in 3rd Example. 第４〜第６実施例におけるモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor in 4th-6th Example. 第７実施例におけるモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor in 7th Example. 第８実施例におけるリニアモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the linear motor in 8th Example.

符号の説明Explanation of symbols

１０…第１のステータ部（第１の構造部）
１２…電磁コイル（Ａ相コイル列）
１４…磁気センサ（Ａ相磁気センサ）
１６…基板（回路基板）
１８…磁気ヨーク部材
１９…穴
２０…第２のステータ部（第１の構造部）
２２…電磁コイル（Ｂ相コイル列）
２４…磁気センサ（Ｂ相磁気センサ）
２６…回路基板
２８…磁気ヨーク部材
３０…ロータ部（第２の構造部）
３２…永久磁石（磁石列）
３４…磁気ヨーク部材
３６…磁気ヨーク部材
１００…モータ
１００Ｌ…下部モータ部
１００Ｕ…上部モータ部
１０２…ケーシング
１０４…磁性体粉末層
１１２…回転軸
１０００…リニアモータ
１１００…固定ガイド部
１１２０…レール
１１４０…ベアリング部
１２００…移動部
１２５０…駆動制御部 10 ... 1st stator part (1st structure part)
12 ... Electromagnetic coil (A phase coil array)
14 ... Magnetic sensor (A phase magnetic sensor)
16 ... Board (circuit board)
18 ... Magnetic yoke member 19 ... Hole 20 ... Second stator part (first structure part)
22 ... Electromagnetic coil (B phase coil array)
24 ... Magnetic sensor (B phase magnetic sensor)
26 ... Circuit board 28 ... Magnetic yoke member 30 ... Rotor part (second structure part)
32 ... Permanent magnet (magnet array)
34 ... Magnetic yoke member 36 ... Magnetic yoke member 100 ... Motor 100L ... Lower motor part 100U ... Upper motor part 102 ... Casing 104 ... Magnetic substance powder layer 112 ... Rotating shaft 1000 ... Linear motor 1100 ... Fixed guide part 1120 ... Rail 1140 ... Bearing unit 1200 ... moving unit 1250 ... drive control unit

Claims

複数の電磁コイルを含むコイル列を有する、円盤状の少なくとも３つのステータ部と、
複数の永久磁石を含む磁石列を有し、前記ステータ部との相対位置が変化可能な円盤状の少なくとも２つのロータ部と、
前記少なくとも３つのステータ部の少なくとも一部に設けられた磁気ヨーク部材と、
を備え、
前記ロータ部と前記ステータ部とは交互に配列され、前記少なくとも３つのステータ部のうちの２つは、前記前記ロータ部と前記ステータ部の配列の両端に配置されており、
前記磁気ヨーク部材は、前記配列の両端に配置されたステータ部のみに設けられ、前記配列の両端以外に配置されたステータ部には設けられていない、ことを特徴とする、コアレスブラシレスモータ。 Having a coil array including multiple electromagnetic coils, a disc-shaped at least three stator portion,
Has a magnet array that includes a plurality of permanent magnets, at least two rotor portions relative position changeable disc-shaped with the stator portion,
A magnetic yoke member provided on at least a part of the at least three stator portions ;
With
The rotor portions and the stator portions are alternately arranged, and two of the at least three stator portions are disposed at both ends of the rotor portion and the stator portion ,
It said magnetic yoke member is provided only on the stator portion which is placed at both ends of the sequence, not provided in the stator portion disposed in addition to both ends of the sequence, you wherein a coreless brushless motor .

前記磁気ヨーク部材は、前記コイル列を保持する基板に設けられており、
前記コイル列は、前記基板上に設置された前記磁気ヨーク部材に設けられている、ことを特徴とする、請求項１記載のコアレスブラシレスモータ。 Before Symbol magnetic yoke member is kicked set in a substrate for holding the coil array,
The coil array is kicked set to the magnetic yoke member disposed on the substrate, wherein the coreless brushless motor according to claim 1, wherein.

前記磁気ヨーク部材は、前記コイル列を保持する基板に設けられており、
前記コイル列と前記磁気ヨーク部材とは前記基板の第１と第２の面に前記基板を挟んで設けられている、ことを特徴とする、請求項１記載のコアレスブラシレスモータ。 Before Symbol magnetic yoke member is kicked set in a substrate for holding the coil array,
Said coil array and the magnetic yoke member being eclipsed set across the substrate to the first and second surfaces of said substrate, and wherein the coreless brushless motor according to claim 1, wherein.

前記磁気ヨーク部材は、各電磁コイルのリング形状の中空部分である第１の領域には磁性体が設けられておらず、隣接する各電磁コイル対の隣り合う導線部分に対応する第２の領域には磁性体が設けられている、ことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のコアレスブラシレスモータ。 Before Symbol magnetic yoke member, each in the first region Ru hollow portion der ring shaped electromagnetic coil not magnetic is provided, a second corresponding to the conductive wire adjacent the respective electromagnetic coils adjacent pair The coreless brushless motor according to claim 1, wherein a magnetic material is provided in the region.

前記コイル列と前記磁石列は、対向する円盤形状に構成されており、
前記磁石列には、前記円盤形状に配列された磁石列の外周を覆う第２の磁気ヨーク部材が設けられている、ことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のコアレスブラシレスモータ。 The magnet array before and Symbol coil array is configured on the opposite disk-shaped,
The said magnet row | line | column is provided with the 2nd magnetic yoke member which covers the outer periphery of the said magnet row | line | column arranged in the disk shape, The one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. Coreless brushless motor.