JPH0655025B2

JPH0655025B2 - ブラシレス直流モ−タ

Info

Publication number: JPH0655025B2
Application number: JP51087385A
Authority: JP
Inventors: フリッツ・シュミッダー; ロルフ・ミュラー
Original assignee: パプスト−モト−レン・コマンデイトゲゼルシヤフト
Priority date: 1975-07-24
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH01114356A; GB1563227A; JPH0517785B2; HK5685A; SG27083G; GB1563228A; US4174484A; HK5585A; SG26983G; GB1563229A; HK5785A; JPS62247750A; JPH0622392B2; JPS5231306A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はブラシレス直流モータに関する。より詳しく
は、本発明は多数の永久磁石からなる磁極対を備えた円
板形ロータを、ステータ巻線に360゜電気角回転毎に４
個の駆動パルスを与えることにより回転させるブラシレ
ス直流モータに関する。特に本発明は、録音機、レコー
ドプレーヤ等の音響機器、デジタル記憶ディスク等の駆
動用モータとして利用可能なブラシレス直流モータに関
する。

〔従来技術〕

円板形のブラシレス直流モータは、回転数制御が原理的
に容易であること、低速回転にも適すること、軽量小型
化偏平化も可能なことから、レコードプレーヤ等の音響
装置に用いられるようになっており、コンピュータ周辺
機器の駆動用としても用いる試みが最近されるようにな
ってきた。

この種のブラシレス直流モータの基本構造を比較的簡単
な構造の一例として８極のロータを有する従来例のモー
タに関して、第１図の本願実施例に係るモータのロータ
回転軸を通る平面で切った横断面図、第５図の比較例の
モータのステータの平面図（但し各コイル57〜60は互い
に独立とする）及び第４図の制御電気回路図を借用して
説明する。

この種の本モータの基本構成は、多数の永久磁石を円板
状に、且つ磁性を交互にして並べた磁極を有するロータ
と、第５図に示したようにステータ部分に配されたロー
タの磁束検出手段76、77、及び回転数を検出するタコジ
ェネレータ34と、第４図に示す如き電気回路により、電
流パルスが通じられるコイル（57〜60）から成る。ロー
タとステータはいずれも円板形をなし第１図で見る如く
極めて近接して軸と平行方向に相対して配されている。
このような構成のため前述の如く極めて偏平な構造を有
するものである。

次にこの種のモータの作動について説明する。第４図の
電気回路において回転数制御用トランジスタ109のベー
スには回転数検出用タコジェネレータ34により検出され
たロータの回転数と、予め設定された設定回転数の差
が、その差を減少させる様な入力として与えられ、その
結果ロータを設定回転数に保つ制御が行われる。

磁束検出器76、77により検出されたロータ磁束は、トラ
ンジスタ82〜85のベースにロータの現在位置を示す信号
入力として与えられる。この検出されたロータの位置に
応じて第４図にＳ_１〜Ｓ_４として表わされたコイル57〜
60に電流パルスが順次与えられ、ロータが回転すること
となる。即ちこの電流パルスは、ロータが360゜電気角
回転する間に、４個のコイル57〜60に夫々１個づつ、例
えば57、58、59、60の順に順次与えられ、ロータ磁極と
コイルの発生磁束との間に働く、吸引反撥力が利用され
る。このようにこの種のモータの特徴は、電流パルスの
制御を現在のロータ位置に適応して与えることができる
ため、回転数制御が原理的に正確であるという特徴と、
偏平且つ小型化が可能であるという特徴を併せ持つもの
である。なお、この種の簡単な構造のブラシレス直流モ
ータとしては特開昭48-64409号公報に記載のものがあ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこの種の従来例のブラシレス直流モータにおい
ては、コイル57〜60に夫々順次、且つ単独に１個づつの
電流パルスが加えられる。この電流は夫々磁束を発生
し、磁極との間に回転力を発生させるものであるが、同
時にこの磁束は、コイル自体を貫流する閉じた磁束を形
成するため、回転軸39を通り、或は他の空隙を通り結果
としてはモータ内で或はモータ周辺で悪影響を及ぼす
（漏洩磁束等）磁束として働くこととなる。

この漏洩磁束はロータ、磁束検出手段76、77、回転数検
出用タコジェネレータ34のコイル42、或は駆動される機
器の夫々に雑音となる磁束を与えることとなる。

このことは正確な回転数や低雑音が要求される用途にお
いては、例えば磁束検出手段とステータコイルをできる
だけ離したり、或は回転数検出コイルに遮蔽を設けるな
どの、漏洩磁束を回避する手段を必要とさせることとな
り、小型軽量化等の要請に一定の限界が生じることとな
る。

又、コイルと磁極の間で得られるロータの回転力は、そ
の瞬間パルス電流が通じているコイル１個によってのみ
与えられるものであるから、ロータ軸に関して加えられ
る力が非対称で片効きとなり、スムーズな回転や一様な
回転が得られなかったりすることともなる。

他方、ターンテーブルの直接駆動等の静かで、低回転で
一様のトルクを発生する高性能を目的とした平板形ブラ
シレス直流モータとして特開昭48-3306号公報（本願と
同一出願人）に記載のものがあるが、これは多数のコイ
ルを２層のコイル群に配列した複雑な構成を必須とす
る。従ってこれは小型化するには困難がある。

本発明の目的は、従来のブラシレス直流モータが有する
すぐれた点を保有しつつ、構造を簡単にし、漏洩磁束を
低減し、より正確な回転数制御及び低雑音化を可能とす
ること、並びにロータの一様でスムーズな回転を得るこ
とにより、これら従来のブラシレス直流モータの欠点を
改善することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、本発明に係るブラシレス直流モータを、多
数の磁極対を有する永久磁石を備えた円板状ロータ(20)
と、多相巻線（122；S₁-S₄）を構成するように接続され
た空心のコイル（57、58、120、121）から成るステータ
巻線を具備するステータと、前記円板状ロータが360゜
電気角回転する毎に少なくとも４つの電流パルスを受
け、該円板状ロータ(20)を回転せしめる回転磁界を運転
中に発生させるために、上記多相巻線において電流を制
御するためのロータ回転位置検出機構（76、77）と、を
有するブラシレス直流モータにおいて、ステータ巻線が
単層コイルとして形成され、上記単層コイルは２つの巻
線群を形成すること、上記各巻線群内の巻線は電気的に
相互に接続されること、各巻線群の夫々は少くとも２個
のコイルを有し、該２個のコイル相互は磁気的に逆の極
性を有すること、上記各巻線群内においては、互に逆の
極性を有する２個のコイルは、ｎを小さな正の整数とし
て約（２ｎ＋１）×180゜電気角となるように配設され
るブラシレス直流モータとすることで達成される。

〔作用〕

２つの巻線群を成す全てのコイルを単層に配列すること
で小型、偏平化が可能となる。ステータ巻線を２巻線群
にわけることで従来例同様必要な電流パルスを空間的、
時間的に各巻線群に順次与えることができる。１群の中
に少くとも互に逆極性の磁束を発生する２個（即ち一
対）のコイルを含むことにより、該２個のコイルに発生
した磁束が、過不足なく該２個のコイルを貫流する閉回
路を構成するため、これにより漏洩磁束が減少する。

逆極性を有するコイル間の距離を、軸に関して約（２ｎ
＋１）×180゜電気角とし、ロータ磁極数に応じてｎを
零を除いて、１、２、３等小さな正の整数として適当に
選択することにより回転力を発生させるコイルを常に２
個（一対）或いはロータ磁極数に応じて２個以上とする
ことができる。ｎを適当に選択し同時に回転力を生ずる
コイル相互を軸に関してできるだけ対称に配置して、回
転力の平均化を図ることができると共にｎ＝０を除いた
ことによって２つの巻線群（従って全てのコイル）を一
層に配列することができ、その結果２つの巻線群の間で
パルス通電励磁の度に生ずる各巻線群毎での回転力（ト
ルク）の大きさをバラツキなく一定に保持することもで
きる。また、ｎの値を適当に選択することによりステー
タに配置する磁束検出手段等を含む基板の配置に関して
自由度を与えることができ、それによってコイルの空い
た位置に基板を収納することもできる。

〔好適な実施の態様〕

以下に本発明の好適な実施の態様を第１表及び第８図に
示す略図を参照して説明する。第１表は、一つの巻線群
に属する２つの逆極性のコイルの間の角度配置を規定す
る（２ｎ＋１）×180度電気角の式において、とりうる
ｎの値をロータ磁極数６〜12の場合について示したもの
である。第８図にこれに対応するステータコイルの配置
図を示す。６極、８極、10極、12極モータではｎ＝１を
とることができ、コイルの配置は夫々第８図(a)、(b)、
(d)、(e)に示す通りであり、互いに逆極性の２つのコイ
ル間の角度は540度電気角となる。なお、６極、８極モ
ータではｎは１の場合に限られる。10極、12極モータの
場合、ｎ＝１又は２とすることができ、ｎ＝２の場合互
いに逆極性の２つのコイル間の確度は900度電気角とな
り、夫々第８図(c)、(f)に示す通りとなる。なお電気角
と空間角度（機械角）の関係は周知の通りロータの磁極
数を２ｐとすると、電気角＝空間角度×ｐの式で表わさ
れる。

本願ではロータ磁極の数２ｐはさらに16、20、24極等を
とることが可能であり、ロータ磁極の数が多くなると、
対応してｎのとりうる値の中の最大値は大きくなると共
に、とりうるｎの数の場合及び組合せの数も増える。

例えばロータ磁極の数が24極の場合、ｎ＝１で１群８コ
イル（最大コイル数）、ｎ＝５で１群２コイル（最小コ
イル数）などの代表例があり、その他にも色々の値をと
ることができる。このうちｎ＝１の場合を第９図に示
す。いずれも２つの巻線群は４パルスモータとするため
互いに所定角度ずらして配することによって一層化が達
成され、例えばｎ＝１の場合互いに270度電気角ずらさ
れる。

本発明の４パルスモータでは２つのコイル巻線群に交互
にパルス通電する度に90度電気角ずつロータが回転し、
８極モータの実施例について見ると、第６図に示す如
く、（イ）〜（ニ）と回転して１サイクルの回転とな
り、再び（イ）に至って次のサイクルを繰り返す。

このようにｎは、ロータの磁極数が比較的小さい場合１
つの数（ｎ＝１）に定まり、ロータの磁極数が10極以上
になるとその増大に応じてとりうる値の選択の可能性が
増大する。しかし、いずれにしてもｎ＝０を除外したこ
とにより、２つの巻線群の一層配列が可能となってい
る。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について説明する。

第２図及び第３図はこの発明にもとづいて製作されるブ
ラシレス直流モータの、８極の磁極を有するロータの場
合についてのコイル配置を示したものである。

各ステータコイルは、本発明に従い夫々単層で巻かれて
いる。更に、この実施例では、一つのコイルに２本の巻
線を有する場合が示されている。

ステータコイル57、58、120、121は夫々57と120、58と1
21とで群を形成し、各群内のコイルは電気的に、（この
場合直列に）接続され、且つ夫々逆極性の磁束を同時に
発生するよう互に逆向きに巻かれている。57と120、及
び58と121のコイル中心は、夫々ロータ軸を中心として
測った電気角で540゜(el.)となっている。もっとも540
度電気角と反対側の角度は900度電気角となり、この場
合いずれも（２ｎ＋１）×180゜el.を満足する角度とな
っている。公知のホール素子で構成される磁束検出手段
76、77と、それにより制御されるトランジスタ82〜85が
ステータの同一基板上におかれ、コンパクトな構成とな
っている。

次にこれらの動作について説明する。ロータの磁束はホ
ール素子76、77により検出され、その時のロータ位置が
検出される。その位置信号がトランジスタ82〜85に与え
られ、ロータが電気角で360度回転する間に４個のパル
スが与えられる。この内２個のパルスはホール素子76に
制御されるコイル57と120の群に、他の２個のパルスは
ホール素子77に制御されるコイル58と121の群に与えら
れる。

この回転の様子を第６図に、そしてホール素子電圧、コ
イルの励磁電流の対応する経過を第７図に示し、これを
制御する回路は第４図に示す。第７図は、ホール素子7
6、77の出力電圧ａ、ｂ、ｃ、ｄに対応してコイル巻線
Ｓ_１、Ｓ_３、Ｓ_２、Ｓ_４に対する励磁電流（イ）、
（ロ）、（ハ）、（ニ）が生ずる様子を電気角を横軸と
して示したものである。第６図の太い黒矢印は各コイル
巻線の励磁により生ずる回転トルク（偶力となる）を示
し、ロータ磁極のＳＮ境界を示す太字点線（半径線）は
ロータの各回転位置を示すためのものである。

コイル57と120を直列につなぐ１つの巻線Ｓ_１に電流パ
ルスが与えられると、これら２つのコイルは互に逆の磁
束を発生するため、漏洩磁束はきわめて小さくなり、又
ロータとの間に発生する回転力は回転軸に関して対称に
近いので偶力対となり、スムーズな回転が得られる。そ
こで90゜電気角回転すると次いでコイル58と121の巻線
であるＳ_３が励磁され、順次巻線Ｓ_２、Ｓ_４が励磁さ
れ、各巻線の励磁毎に均一かつスムースな回転力（偶
力）を得ることとなる。本実施例においてはコイル57と
120、58と121の中心間角度は共に540度電気角としてい
る。この場合どちらもｎ＝１の場合であり、同じ値が選
択されているが、既述の通り一般的にはロータの磁極数
が大きくなればｎの値については相互に独立にも選択可
能である。

又、例えばコイル57とコイル58の間の角度は、図示の場
合270度電気角であるが公知のブラシレス直流モータの
例に従って４パルスモータとするべく選択される。

本実施例の場合、各コイルに２巻線づつを設けたことか
ら、第４図に示す従来例と同様の電気回路により、制御
が可能となる。即ち、本発明によると例えばコイル57(1
20)において、180゜電気角回転毎に交互に逆方向となる
磁束を発生させる必要があるが、この好適な実施例で
は、コイルＳ_１とＳ_２に交互に電流を通ずることでかか
る磁束を発生させている。これにより第４図に示された
従来例の電気回路構成がそのまま使用できる利点がある
が、２重巻きコイルとした点は本発明自体の必須の構成
要件ではない。

尚本実施例では、８極の磁極のロータを有するブラシレ
ス直流モータについて説明したが、勿論８極に限るもの
ではなく、磁極数２ｐの多極のロータ全てに適用でき
る。例えば６極、10極、16極、24極或はそれ以上の多極
のいずれの場合でも、有効に適用できる。正確な回転数
を必要とするこれら低速回転のモータには特に本発明に
係るブラシレス直流モータを使用することが有利であ
る。

次に実施例についてさらに詳しく説明する。第１図はこ
の発明を用いた８極の直流ブラシレスモータ10を示す。
モータ10は円板形ロータ20を有し、レコードプレーヤを
直接駆動するのに適し、モータ軸39の先端部11にはター
ンテーブル（図示せず）が直接載置される。

モータ10は亜鉛又はアルミニウムダイキャストなどで形
成された鉢形のケース12を備え、ケース12は軸受部であ
るブッシュ13を有している。ブッシュ13の中には、焼結
軸受14、15が挿入され、該軸受14、15間には潤滑油を保
持するフェルト製ワッシャ16が挿入される。焼結軸受1
4、15はモータ軸39をケース12の中心に正しく保持す
る。

ケース12の底部にはブッシュ13に続いて底板部17が形成
され、底板部17の内側の外周に近い部分に円環状の台部
18が設けられ、その外周には上方にロータ20の側に延出
するケース側部19が形成されている。ケース12は突出す
る３個の取付脚23、24、25（第１図、第５図）によって
所望の場所に取付けられる。

ケース12の下方からは円環状突枠（以下単に突枠と記
す）26が延出し、その下端にはモータ軸39の下部スラス
ト軸28を保持する支持蓋27が取付けられている。支持蓋
27は、ねじどめなど周知の方法で突枠26の下端に取付け
られる。支持蓋27は深いカップ状をなし、第１図に一点
鎖線で示された場所に歯車又はカムなどの回転部材30を
収容する。上記回転部材30はレコードプレーヤの補助的
機構を駆動するために用いられる。底板部17の下面には
軟質磁性材料たとえばミューメタル製の円板形の磁束遮
蔽体すなわち遮蔽円板33が取付けられている。上記遮蔽
円板33はストレー磁束が、回転速度発信装置であるタコ
ジェネレータ（以下タコゼネと記す）34に達することを
防止する。

タコゼネ34には下方に延出する外側壁36、内側壁37およ
び両壁36、37をつなぐ長い底部を有する比較的薄いチャ
ンネル形をなして下方に開口し、中央部に比較的小さな
貫通孔を形成した第１磁路形成体35が設けられている。
第１磁路形成体35は底板部17の突部38に、モータ軸39と
同軸をなすように固定されており、上記同軸的固定は焼
結軸受15に挿入した芯出し工具によって容易に実現され
る。また第１磁路形成体35の下側には回転速度測定コイ
ル（以下単に測定コイルと記す）42、上側には補償装置
すなわち補償コイル43が設けられ、両コイル42、43は巻
線の終端どうし結線されている。したがってこのモータ
10の出力発生部すなわちロータ20、ステータコイル57〜
60などから発生して両コイル42、43を通るストレー磁束
は、両コイル42、43の中に同じ大きさの電圧を発生する
が、上記結線によって相殺され、該ストレー磁束の影響
はタコゼネの発生電圧すなわち出力信号までは及ばな
い。両コイル42、43の出力信号を導出する接続電線44は
ケース12に設けられた開口から外部に引き出される。

上記内側壁37の内側に、該内側壁37と半径方向に間隔を
おいて、軟質磁性材料製ブッシュ45がモータ軸39に取付
けられ、該ブッシュ45はタコゼネ34の磁気回路の一部を
形成する。ブッシュ45の下には軸受リング46が嵌め込ま
れ、その下にはロックワッシャ47がモータ軸39に固定さ
れている。ワックワッシャ47の下には軟質磁性材料製の
有歯回転円板48が取付けられ、該円板48の外周には精密
なピッチに加工された200個の歯形49が刻まれている。
上記有歯回転円板48の中心孔は該円板48の外周に対して
正しく中心に設けられ、モータ軸39にしっかりと取付け
られている。したがって上記円板48の外周部と外側壁36
間の空隙はどの部分も実際上等しく形成される。上記有
歯回転円板48の下方には、該円板48を保持するとともに
回動させる円板駆動部材52が取付けられている。該部材
52はモータ軸39に固定され、上記円板48を回転させる駆
動突部53を有している。なお駆動部材52の下側には回転
部材30が配設される。

外側壁36の内周には半径方向に磁化されたタコゼネ34用
のリング磁石54が取付けられている。リング磁石54の内
周には、等間隔に並列的に配置された同形200個のＳ磁
極が形成される。すなわち、該リング磁石54は単極的に
磁化されている。このリング磁石54を含む磁気回路は第
１磁路形成体35、ブッシュ45および磁気回路円板48をめ
ぐって閉じている。上記円板48がモータ軸39とともに回
転すれば、リング磁石54に起因して上記磁気回路を通る
磁束すなわち主磁束は非常に高い周波数で増減し、該主
磁束と鎖交する測定コイル42に高い周波数の電圧を発生
させるが、上記磁束と鎖交しない補償コイル43には電圧
を発生させない。測定コイル42に発生した電圧はモータ
10の回転速度を示す出力信号として接続電線44から取り
出される。また接続電線44から得られる電圧には、前述
のストレー磁束による電圧すなわちストレー電圧は含ま
れない。それは遮蔽円板33および補償コイル43が設けら
れているからである。円板形に製作された４個のステー
タコイル57、58、120、121（以下単にコイルと記す）が
台部18上（第５図参照）に取付けられている。これらの
コイル57…は２本巻き式に巻回されたコイルでそれぞれ
隔離した位置に配置され、その直径はポールピッチの約
1.4倍に形成されている。これらのコイル57…はそれぞ
れベーキングを施して形成されているので、巻回された
電線相互間は堅く結合され、コイルは極めて強固とな
り、高い曲げ応力に耐えることができる。

63は比較的軟かい鉄材で製造され、ロータ20を回転させ
る駆動用のリング磁石90の磁路を形成する磁路円板で、
ロータ20に取付けられ、ともに回転する。

次に第５図に見るように、コイル57〜60の外周部に、ベ
リリウム銅など非磁性材料からなりゴム製スペーサを介
して上記外周部を押圧する非磁性帯体すなわち組立リン
グ70が、同じく非磁性材料製の６個のねじ73によって取
付けられる。

プリント板75には、ロータ回転位置検出センサである２
個のホールジェネレータ76、77、２個の抵抗器114，115
（第４図）および４個のパワトランジスタ82、83、84、
85が取付けられ、コイル57…の電流を制御するために使
用される。

第２図に見るように、プリント板75は２個のリベット86
で台部18に取付けられ、ホールジェネレータ76と77は２
個のコイル57と121の間に配置されている。

ホールジェネレータ76、77は相互には電気角で90度離し
て取付けられ、ホールジェネレータ77はコイル57の中心
と電気角で180度離れて取付けられている。プリント板7
5とコイル57…は同一平面に、したがってロータ20の空
隙平面に配置される。

コイル57…とプリント板75を組立てた後で、その上方に
ロータ20を構成する諸部材が組立てられる。該諸部材に
含まれるリング磁石90は軸方向に磁化され８個の磁極を
有する。上記磁極は第１図には２個だけ示されている。
リング磁石90は鉄製の保持板91に取付けられ、保持板91
の外周部には、アルミニウム製駆動部材92が５個、その
頂部がケース側部19より僅かに高くつき出るように固定
されている。保持板91には鍾形のスペーサ93が取付けら
れ、該スペーサ93にはモータ軸39が圧入される。モータ
10の組立に際し、モータ軸39はブッシュ13に嵌入され
る。このときリング磁石90は磁路円板63を吸引し、磁路
円板63はスペーサ93の下端に形成された段部97に係合す
る。スペーサ93はブッシュ13を間隔をおいて取巻き、そ
のまわりを回転することができる。

コイル57、58、120、121は第４図に示す４相巻線Ｓ_１、
Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４を形成する。コイル57と120、コイル5
8と121はそれぞれ直列に接続される。コイル57、120は
同方向に巻回された２本巻きコイルで、１本づつ直列に
接続されることにより、２個の相巻線を形成する。これ
はコイル58、121からなる２個の相巻線でも同じであ
る。たとえば、コイル57、120によって形成された２個
の相巻線のどちらの巻線に電流が流されても、上記コイ
ル57、120の上方にＳ極が生じ、下方にＮ極が生ずるよ
うになっている。コイルを対称的に配置した第５図の場
合には、以上のような結線が必要であるが、この場合に
はタコゼネ34に達するストレー磁束が比較的大きくなる
という欠点がある。

第４図はこの発明のモータの制御回路を示す。タコゼネ
34の出力は増幅器103で増幅され、その周波数はＤ−
Ａ変換器104により電圧ｕに変換される。電圧ｕはロー
パスフィルタ105を通って平滑化され、コンパレータ107
に於て導線106を介して供給された設定値と比較され
る。コンパレータ107の出力は増幅器108で増幅され、ト
ランジスタ109の入力側に供給される。トランジスタ109
およびこれに関連する制御回路はモータ10の回転速度を
精密に毎分33(1/3)に保つ。

モータ10に取付けた制御回路の諸部材は第４図では一点
鎖線110によって示されている。図から明らかなよう
に、モータ10に接続される導線としては、タコゼネ34用
の導線のほかに、３本の導線111、112、113を必要とす
るにすぎない。したがってモータ10の組立ては簡単なも
のとなる。導線113は抵抗器100を介して負電源に接続さ
れる。

モータ10を８極モータに形成した場合、ステータ用のコ
イルによるストレー磁束を低下させるためには、第２図
のコイル配置が特によい。ここに説明する事項はモータ
10を16極又は24極に形成した場合にも適用される。プリ
ント板75およびコイル57、58は第１図および第５図と同
様に配置されるが、コイル120、121は上記コイル57、58
にすぐ続いて配置される。この場合コイル57と58の間、
58と120の間、120と121の間は電気角でそれぞれ270度に
形成されている。コイル57と120は直列に接続され、コ
イル58と121も直列に接続されている。第２図に示すよ
うに、ル57、120は２本巻き方式で同じ方向に巻回さ
れ、巻終り同志が導線122によって接続されている。コ
イル58と121の接続に関しても第２図に示すように57、1
20の場と同様である。

この実施例で、コイル57から120の方向に電流が流れた
とき、該コイル57の上方はＳ極となり、コイル120の上
方はＮ極となる。このようにして極性のちがう両コイル
57、120から発してタコゼネ34に達するストレー磁束は
著しく減少するので、ストレー磁束がタコゼネ34に達す
るのを防止するには大部分の場合遮蔽円板33だけで十分
で、補償コイル43を設ける必要はない。したがってモー
タ10の構造は簡単となり、また該モータ10の軸方向長さ
を短縮することができる。

第３図は第２図に示したコイル57、58、120、121を用い
る場合の作用を説明する一部展開図である。コイル57、
58および120はリング磁石90と磁路円板63の間に配置さ
れ、図からわかるようにコイル57を通る磁束は、コイル
120を通る磁束と反対方向に向かっている。この結線は
コイル58および121の接続にも適用される。したがって
ストレー磁束は非常に減少する。この場合、ステータ側
の諸部材が、ロータ軸に対してわずか非対称となってい
るが、良い軸受方式を用いることにより、上記わずかな
非対称による不具合の発生を防止することができる。

外部磁束による影響を減少させるのに有効な前記第２図
のコイル配置は、タコゼネが外部からのストレー磁束に
よって間違った信号を発信する場合に有効に使用され、
レコードプレーヤ用として望まれる数センチメートルの
厚さの駆動モータに特に適している。

前述の諸実施例ではタコゼネとしてロータの回転に伴う
磁束の変化を利用したものを用いたが、これに限らず光
線を断続させて回転数を測定する光学的タコゼネを使用
することができる。

上記諸実施例の説明からわかるように、円板形ロータを
有するこの発明のモータは、特に軸方向に薄く小型に形
成され、大量生産により安価に製造することができ、録
音機やレコードプレーヤなど従来からある諸装置に広く
使用することができるなどの利点を有している。上記利
点は回転速度測定装置、特に比較的高い周波数の信号を
発生するものでストレー磁束による影響を出来るだけ少
く押えるようにした電磁式のタコゼネと結合したモータ
の場合にも同様に得られる。しかしこの発明に記載した
タコゼネは強磁性材料で製造されたロータ軸と同軸的に
結合されている場合、特に低回転に対して有効に使用さ
れる。

したがってこの発明のモータは信号記憶板、たとえばレ
コードプレーヤ用のレコードやデジタル技術に使用する
平板形記憶板などを直接駆動するモータとして好適であ
り、信号を記憶しまた再生するための装置をこの発明の
モータによって駆動する必要がある場合と否とに関らな
い。このモータの回転を制御する電子装置はモータケー
ス内部に十分収容することができ、そのためにモータの
大きさが損われることはない。

なお第５図は、従来技術の説明に際して、比較例として
扱ったが、コイル配置を除いて、他の部分の構造につい
ては、本発明の実施例の一部をなす。

〔効果〕

本発明よって製作されるブラシレス直流モータは、２つ
の巻線群を一層に配列し各巻線群を成す互に逆極性の磁
束を発生する少くとも２つのコイルに、同時に電流パル
スを通ずることにより、漏洩磁束の低減と、一様でスム
ーズな回転力を併せて得ることができると共に、コイル
数が少なくてもそれが達成されることから、高性能を維
持して大幅な小型化及び構造の簡単化が達成される。こ
のため、正確な回転数制御が要求され、或はさらに低雑
音、一様な回転が要求される、例えば音響装置、コンピ
ュータ周辺機器等の用途として広く用いられることとな
る。通常の場合遮蔽等の対策により漏洩磁束の低減を行
う必要があるが、本発明の場合その必要が大きく減少す
る結果、特に軸方向長さを短くできさらに小型化及び構
造の簡単化が可能となった。

更にコイル配置に自由度が設けられる結果、１つの基板
上にホール素子、トランジスタ等を配することによりス
テータ配線を簡単にすることができると共に、この基板
をコイルの空いた部位に配設することにより一層の小型
化に資する。

又本実施例に記載したように、コイルに２巻線を施すこ
ととすると、コイル制御用の電気回路が簡単となること
から、更に経済的となり、大量生産に適することとな
る。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明のモータの一実施例の縦断面図（第２
図の矢視Ｉ−Ｉ線断面図）、第２図は第１図の実施例の
II−II線断面図、第３図は第２図の作用を説明する図、
第４図はこの発明のモータの制御装置を示す配線図、第
５図は比較例（コイル配置についてのみ）のモータのコ
イル配置を示すステータ平面図である。また第６図は本
発明の一実施例の回転順序を示す略図、第７図は第６図
に対応するホール素子出力電圧とコイル励磁電流の経過
を示す図、第８図はステータコイルの配置図、第９図は
ロータ24極の場合のステータコイルの配置の一例を夫々
示す。 11……モータ回転軸、12……ケース、 13……軸受部（ブッシュ）、 17……底板部、18……台板、 19……ケース側部、20……ロータ、 23……取付脚、26……突枠、 27……支持蓋、28……スラスト軸受、 34……回転速度発信装置（タコジェネレータ）、 35……第１磁路形成体、39……モータ軸、 42……回転速度測定コイル、測定コイル、43……補償コ
イル、48……有歯回転円板、 49……歯形、 57、58、59、60……ステータコイル、コイル、 75……回路板、プリント板、 76、77……ロータ回転位置検出センサ（ホール素子）、 120、121……ステータコイル、コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロルフ・ミュラードイツ連邦共和国、7742 ザンクト・ゲオルゲン、ヨハン−ゲオルクーシュルトハイスーヴェーク３ (56)参考文献特開昭48−33306（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−64409（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−43408（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−62615（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の磁極対を有する永久磁石を備えた円
板状ロータ(20)と、多相巻線（122；S₁-S₄）を構成するように接続された空
心のコイル（57、58、120、121）から成るステータ巻線
を具備するステータと、前記円板状ロータが360゜電気角回転する毎に少なくと
も４つの電流パルスを受け、該円板状ロータ(20)を回転
せしめる回転磁界を運転中に発生させるために、上記多
相巻線において電流を制御するためのロータ回転位置検
出機構（76、77）と、を有するブラシレス直流モータに
おいて、ステータ巻線が単層コイルとして形成され、上記単層コ
イルは２つの巻線群を形成すること、上記各巻線群内の巻線は電気的に相互に接続されるこ
と、各巻線群の夫々は少くとも２個のコイルを有し、該２個
のコイル相互は磁気的に逆の極性を有すること、上記各巻線群内においては、互に逆の極性を有する２個
のコイルは、ｎを小さな正の整数として約（２ｎ＋１）
×180゜電気角となるように配設されることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のブラシレス直
流モータにおいて、前記ステータコイルを形成する２つの巻線群は、少なく
とも４つのコイル（57、58、120、121）から構成され、該第１のコイル(57)は、第２のコイル(58)からそのコイ
ル中心間角度が約270゜電気角の位置にあり、該第２のコイル(58)は、第３のコイル(120)からそのコ
イル中心間角度が約270゜電気角の位置にあり、該第３のコイル(120)は、第４のコイル(121)からそのコ
イル中心間角度が約270゜電気角の位置にあり、ここで、前記第１のコイル(57)は、前記第３のコイル(1
20)と磁気的に相反する極性となるように電気的に接続
される対をなすこと、さらに前記第２のコイル(58)は、前記第４のコイル(12
1)と磁気的に相反する極性となるように電気的に接続さ
れる対をなしている、前記ブラシレス直流モータ。
【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項のいずれ
か１項に記載のブラシレス直流モータにおいて、前記永久磁石ロータが８極ロータとして構成され、ステ
ータコイルを形成する２つの巻線群が各２つのコイルか
ら構成されるブラシレス直流モータ。
【請求項４】特許請求の範囲第１項又は第２項のいずれ
か１項に記載のブラシレス直流モータにおいて、前記永久磁石ロータが16極ロータとして構成されるブラ
シレス直流モータ。
【請求項５】特許請求の範囲第１項又は第２項のいずれ
か１項に記載のブラシレス直流モータにおいて、前記永久磁石ロータが24極ロータとして構成されるブラ
シレス直流モータ。