JPH03284152A - 無整流子電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車の車室内の空調を目的とする気温計
測を行うために車室内の空気を吸引するアスピレータな
どに用いられる無整流子電動機に関し、特に、駆動コイ
ルを１個だけ使用した単相の無整流子電動機に関する。

〔従来の技術〕

装置の小型化などを実現するために単相の無整流子電動
機が用いられるが、単相の無整流子電動機の場合、ロー
タの停止位置によって、次に起動できる場合とできない
場合がある。したがって、停止時には、次に起動するこ
とができる停止位置（自起動停止位置）にロータを正確
に位置させる必要がある。

そこで従来は一般に、停止位置の位置決め用に専用の永
久磁石や強磁性体を設けていた。また、ロータに永久磁
石を２個だけ設けた２極式のもののなかには、停止位置
の位置決め用の永久磁石を設けると共に、ヨークを一カ
所切り欠いて、その切り欠き部の端部と永久磁石との間
に生じる吸引力が、停止位置決めの補助力として作用す
るようにしたものがあった（特開昭６１−５４８６０号
公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来は、停止時のロータの位置決めをするた
めに専用の永久磁石や強磁性体が広く用いられており、
２極式のものでは、停止位置の位置決めのために永久磁
石が不可欠であった。

しかし、停止位置の位置決め用だけのために専用の永久
磁石を用いると、装置の大型化及びコストアップの原因
となると共に、位置決め用の永久磁石の磁束がロータの
回転を妨げる等、機能的にも好ましくなかった。また、
所定の停止位置に正確に停止させようとすると、起動の
際に大きなエネルギを必要とし、駆動コイルを大型化し
ないと安定して起動させることができない欠点があった
。

この発明は、そのような従来の欠点を解消し、停止位置
の位置決め用に専用の永久磁石や強磁性体などを用いる
ことなく、ロータを所定の停止位置に正確に停止させる
ことができ、しかも小さなエネルギで容易に起動させる
ことができる無整流子電動機を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明の無整流子電動機は
、４個の永久磁石を極性を交互に逆向きにして回転軸の
周囲に配置したロータと、通電することにより上記永久
磁石との間に磁力を生じて上記ロータを上記回転軸回り
に回転させるように配置された１個の駆動コイルと、磁
気回路を形成するために少なくとも上記永久磁石の外縁
部に近接するように設けられた強磁性体よりなるヨーク
とを有する無整流子電動機において、上記永久磁石の外
縁部に近接する部分において、上記ヨークを、略１８０
度対称の２カ所の位置で切り欠くと共に、略９０度間隔
でピーク部を有する波形に形成したことを特徴とする。

〔作用〕

ヨークは、ロータに固設された永久磁石の外縁部に近接
する部分で、切り欠きによって２分割されていて、停止
時には、２分割されたヨークの各部分が、各々ロータの
２個の永久磁石に近接する。

そして、隣り合う永久磁石は極性が互いに逆向きに配置
されているので、２分割されたヨークの部分は、各々２
個の永久磁石による磁束の強固な閉回路を形成し、各永
久磁石とそれに対向するヨークのピーク部分との間に集
中的に強い磁束が形成される。

したがってロータは、その閉回路が最も安定して強い磁
束で形成される位置、即ち、ヨークのピーク部分付近に
各永久磁石の中央部分がくる所定の位置で確実に停止す
る。

しかし、ヨークは波形に形成されていて永久磁石と対向
する総面積は小さく、ヨークと永久磁石間の吸引力は弱
いものである。したがって、次の起動時には、駆動コイ
ルに小電流を流すだけで起動する。

〔実施例〕

図面を参照して実施例を説明する。

第２図は、本発明の無整流子電動機を、自動車の車室気
温測定用アスピレータに用いた実施例の側面断面図であ
り、第１図及び第３図は各々その一部分を示している。

第２図は、説明をし易くするために、異なる方向の断面
を組み合わせて図示しである。

図中、■は取付フレームであり、その一部には車室内に
連通ずる吸引ダクト１ａが形成されている。２は、測温
後の空気を車室内に戻すための排気口。３は、吸引ダク
トｌａ内の空気通路に設けられた温度センサであり、こ
の温度センサ３からの出力信号によって、図示されてい
ない空調装置が制御される。

アスピレータ内には、ロータ４が回転自在に設けられて
いる。ロータ４は、例えば４ないし１０枚程度の羽根を
放射状に形成したファン４１と、ファン４１の裏面に固
設された円盤状の鉄製のロータヨーク４２と、さらにそ
の裏面に固着された４個の永久磁石４０とにより構成さ
れている。

各永久磁石４０は、第１図及び第３図にも示されるよう
に、同じ磁力を持つように同じ寸法の９０度の挟角の扇
形に形成されて、ファン４１の回転軸を中心に放射状に
、互いの間に隙間を設けて配置されている。そして、各
永久磁石４０は、極性がＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓと交互に逆向き
になるように配置されている。

５及び６は、電気配線などを施したプラスチック板から
なる基板と、鉄製のステータヨークであり、共に、取付
フレームＩに固定されている。

ステータヨーク６は、各永久磁石４０の内縁部分に近接
して沿うように形成された円筒状の内筒部６ａと、永久
磁石４０の外縁部分に近接して沿うように形成された円
筒状の外筒部６ｂとを有しており、外筒部６ｂは、略９
０度間隔でピーク部６ｃを有する波形（なみがだ）に形
成されている。

このステータヨーク６によって、永久磁石４０による磁
気回路が形成される。そして外筒部６ｂには、１８０度
対称の位置に一対の切り欠き７が設けられている。

この切り欠き７は、第３図に示されるように、中心軸位
置を基準として約８０度の角度をなす大きさに形成され
ており、波形の底部部分を中心に切り欠いて、波形のピ
ーク部６ｃが切り欠き７部分にかからないようにしてい
る。そして、一方の切り欠き７の中央よりやや偏位した
位置に、永久磁石４０に対向するように駆動コイル８が
１個だけ設けられている。駆動コイル８には、図示され
ていない駆動回路から電流が与えられ、それによって、
永久磁石４０との間に磁力が生じる。

また、もう一方の切り欠き７の側端部付近には、永久磁
石４０に対向してホールＩＣ９が設けられている。この
ホールｌｃ９によって、永久磁石４０の回転位置状態、
即ちロータ４の回転位置が検出され、その検出信号にも
とづいて、図示されていない駆動回路から駆動コイル８
に流される駆動電流が制御されて、ロータ４が回転をす
る。

ステータヨーク６の中心部には、固定カラー１４を介し
て固定軸ＩＯが固設されている。一方、ロータ４の中心
部には含油焼結合金製の軸受１１が固着されていて、そ
の軸受１１の中心軸孔に固定軸１０が嵌合しており、ロ
ータ４が固定軸１０を中心としてほとんど抵抗なく回転
することかできる。

またロータ４に形成されたスラストストッパ面４５に、
固定軸ｌＯの軸頭部１０ａが当接する。

ロータ４のこの部分は、潤滑性の良いポリスライダ等の
材料で形成されている。ロータ４の回転時には、ファン
４１によって発生する空気の流れにロータ４が押される
ので、このスラストストッパ面４５と固定軸（０の軸頭
部１０ａとが必す当接する。

この固定軸１０の軸頭部１０ａは球面状に形成されてい
る。一方スラストストッパ面４５は平面に形成されてい
る。したがって、回転時に当接面にはほとんど抵抗が生
じないだけでなく、双方の間にゴミや油などが固着して
しまうような狭孔部なとが存在しない。また、抵抗が小
さいので回転時に当接面から発生する音は極めて小さい
。

ロータ４の逆側（第２図で左方）からは、ロータ４が逆
側（左側）へ移動してしまうのを防止するためのストッ
パ軸１２が突設されている。このストッパ軸１２は、例
えば第４図に示されるように、取付フレームｌから内方
に形成されたステＩｂによってロータ４の中心に位置を
合わせて固定されている。そして、球面状に形成された
ロータ軸頭面４６に僅かに隙間をあけて配置されている
。

ストッパ軸１２の軸頭部１２ａは小さな曲率半径に丸め
られており、ロータ４を起動する際などにロータ軸頭面
４６がぶつかっていても、回転方向にほとんど抵抗を生
じることなく、ロータ４のスラスト方向への移動を規制
する。

このように構成された上記実施例の無整流子電動機を停
止させる際には、駆動コイル８への通電を停止する。す
ると、ロータ４の回転が徐々に遅くなる。そして、回転
が停止する際には、第３図に示されるように、２つの切
り欠き７で２つに分けられたステータヨーク６の外筒部
６ｂか、各々ロータ４の２個の永久磁石４０に近接する
。すると、隣り合う永久磁石４０どうしはＮ、Ｓの極性
が逆になっているので、ステータヨーク６の外筒部６ｂ
の２つの部分は、各々が、２個の永久磁石４０による磁
気回路（閉回路）５０を形成する。

このときには、第３図に示されるように、各永久磁石４
０とそれに対向するステータヨーク６のピーク部分６ｃ
との間に、集中的に強い磁束が形成される。したがって
、ステータヨーク６の各ピーク部分６ｃが各永久磁石４
０の中央部分に対向した位置で、閉回路５０が最も強く
安定した状態になり、永久磁石４０が固着されたロータ
４は、その位置（所定位置）で停止する。

本発明では、ステータヨーク６の外筒部６ｂを波形に形
成したことにより、ステータヨーク６が所定位置からず
れると閉回路５０の磁束が急激に弱くなる。したがって
、比較的磁束の弱い閉回路５０によって、ロータ４を所
定位置に正確かつ確１ 実に停止させることができる。

ただし、第３図の各永久磁石４０のＮ極とＳ極が逆にな
った位置でもロータ４は停止し得るから、ロータ４は、
９０度単位で回転したいずれかの位置で停止する。

このようにしてロータ４は、永久磁石４０間の境界が駆
動コイル８の中心位置より僅かにすれた位置で必ず停止
する。これは、次に駆動コイル８に通電をしたときに最
も自起動し易い状態であり、確実に起動させることがで
きる。

しかも、本発明のステータヨーク６は波形に形成されて
いて、永久磁石４０と対向する総面積が小さく、ステー
タヨーク６と永久磁石４０との間の吸引力は弱いもので
ある。したがって、次の起動時には、小さなエネルギで
起動させることができる。

実験によれば、ステータヨーク６の外筒部６ｂを波形に
形成しなかったときには、駆動コイル８に２００ないし
３００ｍＡの電流を流さないと起動できなかったものが
、ステータヨーク６を上述２ のように波形に形成したことにより、３５ないし４０ｍ
Ａで駆動することができた。

なお、本発明においては、ロータ４に４つの永久磁石を
固着した４極式を採用した。これによって２極式のよう
に停止位置決め用専用の永久磁石などを設けることなく
、ロータ４を正確に停止させることが可能となっている
。また、６極式、８極式などにするのに比べて、最も効
率よく回転及び停止をさせることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、永久磁石の角度及び切り欠きの角度などは、そ
の組み合わせによって最も都合のよい角度を設定すれば
よく、また、ロータヨーク４２及びステータヨーク６な
どは鉄製でなくても、強磁性体の材料を用いたものであ
ればよい。

また、ステータヨーク６の外筒部６ｂは、必ずしも滑ら
かな波形でなくてもよく、例えば途中に段があるような
波形であってもよい。そして、そのピーク部は、必ずし
も正確に９０度間隔でなくても、９０度に近い角度間隔
で形成されていればよい。

〔発明の効果〕

本発明の無整流子電動機によれば、ロータの停止位置の
位置決めを簡単かつ確実に行うことができ、しかも位置
決めのために特別に永久磁石や強磁性体などを設ける必
要がないので、各部の小型化と低コスト化及び回転効率
の向上などを達成することができ、さらに、小さなエネ
ルギで起動させることができるので、大型の駆動コイル
を用いることなく安定して起動することができる等の優
れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の部分分解斜視図、第２図は本
発明の実施例の側面断面図、第３図は本発明の実施例の
停止位置での状態を示す略示図、 第４図はＩＶ−ＴＶ線切断面図である。 ４−・・ロータ、 ６・・・ステータヨ ク、 ６ｂ・・・外筒 部、 ６ｃ・・−ピーク部、 ７−・・切り欠き、 ８・・・駆動コ イル、 ４０・・−永久磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ４個の永久磁石を極性を交互に逆向きにして回転軸の周
   囲に配置したロータと、 通電することにより上記永久磁石との間に磁力を生じて
   上記ロータを上記回転軸回りに回転させるように配置さ
   れた１個の駆動コイルと、 磁気回路を形成するために少なくとも上記永久磁石の外
   縁部に近接するように設けられた強磁性体よりなるヨー
   クとを有する無整流子電動機において、 上記永久磁石の外縁部に近接する部分において、上記ヨ
   ークを、略１８０度対称の２カ所の位置で切り欠くと共
   に、略９０度間隔でピーク部を有する波形に形成したこ
   とを 特徴とする無整流子電動機。