JPS5839261A - パルスモ−タ−とブラシレスモ−タ−とを結合したコンバインモ−タ− - 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】 不発ｆＪｌｊ：、パルスモータ−とブラシレスモーター
の長所のみを合成することで更に相乗的効果金得るよう
にしたことを目的とするモーターに関するものである。

パルスモータ−は、開放ループのｔｌｊ制御方式として
安価であり、かつ停止特性に丁ぐれている。一方ブラシ
レスモーターは、起りυノトルクが大きく、高効率でち
ゃ機械的振動も少なく、トルクリップルも微少にするこ
とができるという特徴点がある。

反面においてパルスモータ−は停止特性以外の起動トル
クも小さく、効率も悪く、機械的振動も太きく、トルク
リップルも大きいという多数の欠点を有している。また
ブラシレスモーターは、制御するにはかなり高価なタコ
ジェネレーター、又はエンコーダー等を別にと９つける
必要があるため高価なシステムとなり、かつ停止位置の
精度が良くない。

本発明は、以上に述べた欠点を解決するためパルスモー
タ−と、ブラシレスモーター全結合することによって両
者の長所のみ金合せ持たせて更に相乗的効果を得ること
ができるようにしたコンバインモーターを提供すること
全目的としたものである。以下図面を参照しつつ本発明
の一実施例を説明する。

第１図は、本発明によるパルスモータ−と、ブラシレス
モーター全結合したコンバインモーターの縦１ｉｔｉ而
図である。コンバインモーターＣＭ　（Ｄ　略中心部に
有するオイルレスメタル軸受１．２はシャフト３會貝：
１１１１する孔を有しており、ブラケット４．５に圧入
芒れている。円筒ｈ］Ｓ材６ｉｄ、従来のパルスモータ
−のステータ一部１を固着するための固定ＫＩＸ材であ
り、鉄等の磁性材料でできている。

全 ステータ一部１の詳細は、第４図を用いて後記するが、
電機子巻線８を有している。ブラケット５の内面に有す
る磁性板９は、電機子巻線１０をその上に固着しており
、後記界磁マグネット１４の磁路を閉じる０′屯機子巻
鈑１０は、第７図を用いて後記する。円筒状のローター
鉄芯１１は、いま軟鉄で作られている。ローター鉄芯１
１の外周部に小ｍ１８が適宜等間隔で設けであるが、第
４よって針つ℃２空孔１２を作りその一方に電気回路部
１３全収納するようにしている。さらに仕切部１１ａの
他方の而には、偏平な界磁マグネット１４を固着してい
る。

回路基板１５は、ボス１６．１７によってブラケット４
に固着されている０電機子巻線１０仰１に位置検知素子
として、ホール素子１９が配設されており、該ホール素
子１９からの電気信号が回路部１３に送られるように′
「に気菌に接続されている。

尚素子１９の説明は後記する。ローター鉄芯１１の空孔
１２はローター鉄芯１１の慣性モーメントを小さくする
のみならず、回路ｆｆ１ｓ　１３　ｋ空孔１２部内に収
納することＫよって本発明のコンバインモーターＣＭの
体積？小さくするという効果も有している。

第２図は、本発明に重要な偏平な円環状の界磁マグネッ
ト１４であり、例えばｍｈ方向の異方性サマリュームマ
グネットに用いる。着’ｆｆｌは軸方向にＳ極とＮ極全
交互に有するように四磁極を有し、点対称に構成されて
いるものを用いる。したがって各磁極は９０度の開角で
着磁されていることになる。尚、界磁マグネット１４　
ｉ＝：ｒＮ（ｉＭ、　Ｓ；１項の碌椙全交〃等間に２ｎ
（ｎは１以上の正の整数）個有する他の極数のものを用
いても良い。

第３図は、ローター鉄芯１１と、その外周に設けられた
小歯の部分図である。小＃１１８の凸部１８Ａは、内側
に設けられたマグネット１４のＮ極の誘（Ｂ現象で、Ｎ
極となるのでＮ′と記号を附する０しかし、小歯１８の
四部１８Ｂは、ローター鉄芯１１の外周部でｎ１束全測
定丁れは、Ｎ′と記号を附した部分より弱いため相対的
にＳ極と同様であるためＮ′と記号全附する。尚、小歯
１Ｂの凸部１８Ａ、１８Ｂでわかるようにそれぞれ交互
等間隔にローター鉄芯ｉｉｃＭｔ腺方向外周に適宜数形
成されている。尚、本発明の実施例では、本発明のコン
バインモーターＣＭ’に一層精度のよいものとするため
、界磁マグネット１４のＮ極と８４ｊの境界部（磁極境
界部と配子）に対応するローター１１の外周部の凸部１
８Ａ５１け１８Ｂはその部分全１．５倍の幅に形成する
ようにしている（第４図参照）。尚、第４図のものに当
っては、碌（極境界部に凹部全形成するようにしており
、この場合の凹部は凸部１８Ａ１凹部１ＢＢの２倍幅の
ものに形成している。このようにするｊル）合、磁極境
界部線２０′に中心として左右方向に凸）７３１８　Ａ
又は凹部１ＢＢの幅の部だけ広げた凸部又は凹部（第４
図のものでは凹部としている）′ｆｒ：形成し、しかる
隣接位置に凹部１８Ｂ１凸部１１１Ａ全適宜間隔で形成
するようにするとよい。尚、第４図においては、ロータ
ー鉄芯１１の外周部の一部のみ會描いているが、他の部
分においても同様と丁ζがイア≠≠上記磁極境界部を四
部とした場合に必ずしも他の磁極境界部も四部としなけ
ればならないものではなく凸部としても良い。このよう
なことは、形成しようとする（効率等全考慮して求めよ
うとする）コンバインモーターＣＭのローター鉄芯１１
の外周長等に基づいて適宜設計されるものである。

また凸部１８Ａと凹部１８Ｂの幅も一般的パルスモータ
ーにおいては同一幅としているが、必ずしも同一幅とす
る必要はなく、更にまた多少の効率面での劣悪？許容さ
れるものなら、凸部１８Ａ１凹部１ＢＢ（この場合、凸
部１８Ａと凹部１ＢＢと２回−幅のものと考えるが一般
的なので、そのようにする）と葡、上記２倍幅になる凸
部や凹部紫膜けずして、凸部１８Ａや凹部１ＢＩｎ交互
等間隔に有する小歯１８としてもよい。そして更にまた
、設計上やコスト而等によっては、凸部１８Ａと四部１
８Ｂの幅は必ずしも一致し々くても良く、一方が１．５
倍、２倍等の幅であっても良いものである。このような
ことは、以下に説明していく事項との対比で更に明白と
なるであろう。

第５図は、ステータ一部１の部分−である。ステーター
１１Ｓ７は小歯１８と対向する面部に適宜な間隔で適数
個（設置；ｔＫよって異なる）吹田極歯２１を形成して
いる。この極歯２１の凸部１８Ａ１凹部１８Ｂと対向す
る面部には、更に凸部１８Ａ１凹部１８Ｂと同一幅の凸
部２２Ａ１凹部２２Ｂを周方向に適宜数等間隔で有する
小歯２２が形成している。凸部２２Ａ及び２２Ｂの数に
、効率等の種々の条件紫考慮して役割される第６図は小
歯１８．２２との関係全示すものの一例で、凸１８１（
１８Ａ、２２Ａ及び凹部１８１（，２２１１の数は図面
作成の都合上少なくしており、又ローター鉄芯１１の小
歯１８に形成された第４図に示すような幅の広い凸部又
は凹部も描いていない。この第６図から明らかなようＫ
Ｔｆｉ歯２１の凸１１２Ａ及び凹部２２Ｂａ、凸部１８
Ａ及び凹部１８Ｂと対向していて安定状態にあり、当該
位置に静止しようとするが、他の極歯２１′においては
不安定状）九にあ）電機子巻線８に通電すると極歯２１
′が今度は安定状態になろうとして所定方向にローター
鉄芯１１が所定のピッチ回転する。従って極歯２１゜２
１′は一方が安定状態にあｐ１他方が不安定状態となる
ように形成すると良い０このようにローター鉄芯１１と
ステータ一部７との対向部に、安定状態部と不安定状態
部が形成されるように丁れば効率良いため、上記凸部１
８Ａ、２２Ａと凹部１８Ｂ、２２Ｂの幅は必ずしも同一
である必要はなく、また凸部１８Ａと２２Ａ１凹部１Ｂ
Ｂと２２Ｂとの幅も必ずしも同一としなければ々らない
ものではない。また小歯１８と２２とは逆配置法會示す
ための説明；ン１である。電機子巻線１０は界磁マグネ
ット１４として４極のものを用いているので、発生トル
クに寄与する導体部１０ａの開角が９０度となるように
４暇全扇枠状に多数ターン巻回形成した偏平なものを３
個用い、これ全互いに重畳しないように１２０度のピッ
チで磁性板９上１（固設している。尚、電機子巻線１０
は２個以上とするのが望ましい。

第８図に界磁マグネット１４と電機子巻線１０との一例
としての展開図で、各電機子巻線１０の−の端子はそれ
ぞれの公知のトランジスタＱ・ＨＱｔからなる半導体整
ｒ＋ｔｃ装置１ｔ２３に接続され、他の端子は共７ｍ接
続されている０ホール素子１９は発生トルクに寄与する
導体部１０ａ上に配置しても良いが、かようにすると界
磁マグネット１４と電機子巻塚１０（あるいは磁性板９
）間のエアーギャップが増大し、強いトルクが得られ女
いので、ここでは導体部１０ａの延長線２４−Ｊ二の他
の電機子巻勝１０の枠内空胴部内に配置して、実質上発
生トルクに寄与する導体部１０ａ上にホール素子１９を
配置したと同じようにしている。ホール素子１９に、例
えば４端子のものケ用いるとする。

符号２５はプラス側電源端子、２６はマイナス電源端子
、２７．２８Ｕ出力端子である。い１、素子１９がＳ極
會検出しているとすると端子２７から出力が出てトラン
ジスタＱｔケ導ｉ出し、Ｎ極を検出しているとトランジ
スタＱ＋　ｋ　＞Ｓ　辿するようにして、適宜な方向の
電流を電機子巻線１０に流し、界磁マグネット１４會フ
レはングの左手の法則に従って所定方向に回転子を回転
させることになる。

本発明のコンバインモーターＣＩＶｆ　ｔｒｙ以上のよ
うな構成からなり、また上記した回転作用を行なうので
、瞬時駆動及び強い起動トルクで回転させ、しかも機械
的振動やドルクリグルも少ない回転運動會得ようとする
ときには電機子巻線１０と界磁マグネット１４とで構成
されるブラシレスモータ一部によって回転出力？得、位
置決めや回転の停止に当っては停止Ｐ′ｌＩ御の容易な
ローター鉄芯とステータ一部で構成てれるパルスモータ
一部によって回転出力ｆ４ることかできるので、パルス
モータ−とブラシレスモーターの火照そ解消し、しかも
両生様のモーターの長所のみ？引＠吊せるので省工坏ル
ギー化、マイコン制御化等の稍芒装置にも有効に機能葡
発揮できるｏしかも、パルスモータ−とブラシレスモー
ターの共通する部分の構成要素全兼用すると共に一！た
両モーターの主要構成要素全一体形成してコンパクトに
形成しｔので、構成要素の点訳が非常に少なく小製なも
のとなシ従って安価に量産可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパルスモータ−と、ブラシレスモ
ーターヲ結合したコンバインモーターの縦断面図、第２
図は界磁マグネットの平面図、第３図はローター鉄芯と
、その外周に設けられた小歯の部分図、第４図はロータ
ー鉄芯の他の部分図、第５図はステータ一部１の部分図
、第６図はローター鉄芯の小歯とステータ一部の小歯と
の関係を説明するための一例説明図、第７図は電機子巻
線の一例としての配設方法を示すための説明図、４８８
図に電機子巻線と界磁マグネットとの展開図である。 １．２・・・オイルレスメタル軸受、　　３・・・シャ
ツ）、　　４．５・・・ブラケット、　　６・・・円筒
部材、１・・・ステータ一部、　　８．１０・・・’Ｎ
ｆＮ子機線、９・・・磁性板、　　１１・・・ローター
鉄芯、　１２・・・空孔、　　１３・・・回路部、　　
１４・・・界磁マグネット、１５・・・回路基板、　　
１６．１７・・・ボス、　　１Ｂ・・・小歯、　　１８
Ａ・・・凸部、　　１８Ｂ・・・四部、１９・・・ホー
ル素子、　　２０・・・磁極境界線、２１・・・突出極
歯、　　２２・・・小歯、　　２３・・・半導体整流装
置。 弗　ｌ　唄 第４　固 第、５画　　　　弗７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　コンバインモータ一本体の略々中心部にＩＩ
   ｑＩＩ受によって回転軸全回動自在にＩＩｊｉｌｌ支し
   、該回転軸に磁性体でできた同筒状のローター鉄芯を同
   軸固着し、該ローター鉄芯に回転ｔｉｌｌと直交する４
   ′仔性体でできた側壁を形成し、該ｔ１１１壁に交互に
   Ｎ極、Ｓ極の磁極を２ｎ（ｎに１以上の正の整数）個有
   する偏平な界磁マグネット會固設し、該界磁マグネット
   と対向するコンバインモータ一本体側に発生トルクに寄
   与する導体部の開角が界磁マグネットの６Ｂ極と略同−
   開角幅に巻回形１戊された２個以上の偏平な電機子巻線
   群ｒ固設すると共に１以上のホール素子等の位置検知素
   子を設け、上記ローター鉄芯外周部と対向するコンバイ
   ンモータ一本体内面部にステータ一部を設け、該ステー
   タ一部とローター鉄芯の対向する周面部の一方に適宜な
   間隔で又互に凸部及び四部葡イ１″′ｒる小歯を形成し
   、他方に適宜な間隔で交互に凸部及び四部からなる小歯
   會有し且つ電機子巻線全装別した突出極歯群を形成して
   なるこト’ｆｅ船徴とするパルスモータ−とブラシレス
   モーター（！：　ｋ　結合したコンバインモーター。
2. （２）上記界ｕくマグネットと対向する電機子巻線群は
   互いに重畳しないように配設したことを特徴とする特許
   ｄＩＪ求の車１囲第（１）項記載のパルスモータ−とブ
   ラシレスモーターと全結合したコンバインモーター。
3. （３）　　上記円節状のローター鉄芯はその内部空孔の
   〕回置位置を仕切部で仕切り、該仕切部によって形成さ
   れた一方の空孔全界磁マグネット収納用とし他方の空孔
   全電気回路収納用として用いるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第（］）、、［ｊｉ又は第（２）項
   記載のパルスモータ−とブラシレスモータート會結合し
   たコンバインモーター。