(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティースの先端にそれぞれ突極が設けられた複数の鋼鈑から構成された固定子鉄心と、
前記ティースに巻かれた巻線と前記突極とで囲まれた空間の１つにマグネットロータの磁極位置を検出する磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータであって、
前記磁極位置センサを挟んだティースの突極間に形成される突極間距離が、その他の突極間距離より大きく形成されるとともに、前記固定子鉄芯の前記磁極位置センサを挟んだティース間に突起が設けられたことを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
【請求項２】
前記磁極位置センサが設けられた側の１枚以上の鋼鈑に突起が設けらていることを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
【請求項３】
前記突起の形状が鋭角の三角形状であることを特徴とする請求項１または２記載のＤＣブラシレスモータ。
【請求項４】
前記突起の形状が長方形状であることを特徴とする請求項１または２記載のＤＣブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁極位置センサを用いて電流方向の切換えを行うＤＣブラシレスモータ及びそれを用いたポンプ及びそれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホール素子等の磁極位置センサを使用して磁極の位置を検出し、この位置信号に基づき電流方向を切り換えるようにドライバＩＣで制御するＤＣブラシレスモータは、磁極センサをモータブラケットの中の磁気検出が可能な適宜の位置に設置して磁極位置検出を行なっていたが、最近ではＤＣブラシレスモータ自身の小型化、薄型化が要求されるようになってきている。
【０００３】
そこで、以下、従来の磁極センサを用いたＤＣブラシレスモータについて特開平５−１２２８７８号公報に基づいて説明する。図１１は従来のＤＣブラシレスモータの断面図を示すものである。
【０００４】
図１１において、５０は複数枚の鋼鈑からなる固定子鉄心、５１は巻線、５２はマグネットロータ、５３はホール素子等の磁極位置センサである。この配置の中で巻線５１の巻かれたスラスト方向の高さがコイルエンド長である。
【０００５】
従来のＤＣブラシレスモータに設けられた磁極位置センサの位置は、図１１に示すようにラジアル方向に関してはマグネットロータ５２と固定子鉄心５０のギャップ間で、またスラスト方向に関しては、固定子鉄心５０のコイルエンドから適当なギャップだけ離れて置かれた基板上に、マグネットロータ５２からも距離を置いて設けられていた。マグネットロータ５２が回転するときに、磁極位置センサ５３がホール効果等を利用して磁極の位置を検出する。この特開平０５−１２２８７８号公報に記載されたＤＣブラシレスモータでは、固定子空間内に磁極位置センサ５３が配置されているため、コンパクト性を損なわずに確実に磁極位置を検出できるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＤＣブラシレスモータの構成では、磁極位置センサ５３を基板に配置し、その基板は固定子鉄心５０のコイルエンドから適当なギャップをおいて配設するので、ＤＣブラシレスモータのスラスト方向寸法はギャップや基板の厚さ分大きくなり、薄型化が図れないという問題点を有していた。とくに最近のＤＣブラシレスモータ自身の小型化、薄型化が要求される状況下では、このギャップや基板の厚さといった寸法が５〜１０％の大きな割合を占めるようになってきている。超薄型のＤＣブラシレスモータを実現するためには、このギャップや基板の厚さをどう処理するかが決め手になる。
【０００７】
例えば、薄型化を図るために上記ギャップを設けず、固定子鉄心５０の突極と、固定子鉄心５０のティースに巻かれた巻線のコイル部とで囲まれた空間にそのまま磁極位置センサ５３を配置した場合、磁極位置センサ５３の平均出力電圧が下がり、本来の目的であるマグネットロータ５２の磁極位置を検出することが困難になってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は上記従来の問題点を解決するもので、磁極位置検出性能を上げることができ、モータ性能に優れ、薄型化することができるＤＣブラシレスモータを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のＤＣブラシレスモータは、磁極位置センサを挟んだティースの突極間に形成される突極間距離が、その他の突極間距離より大きく形成されるとともに、固定子鉄芯の磁極位置センサを挟んだティース間に突起が設けられたことを特徴とする。
【００１０】
これにより、磁極位置検出性能を上げることができ、モータ性能に優れ、薄型化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ティースの先端にそれぞれ突極が設けられた複数の鋼鈑から構成された固定子鉄心と、ティースに巻かれた巻線と突極とで囲まれた空間の１つにマグネットロータの磁極位置を検出する磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータであって、磁極位置センサを挟んだティースの突極間に形成される突極間距離が、その他の突極間距離より大きく形成されるとともに、固定子鉄芯の磁極位置センサを挟んだティース間に突起が設けられたことを特徴とするＤＣブラシレスモータであるから、突極間距離が大きくなったところは磁束量が増えるとともに、ティース間に設けた突起に磁束が集中して磁極位置検出性能を上げることができ、他の突極間距離は小さいためモータ性能が低下することがなく、安定したモータ性能を得ることができ、ＤＣブラシレスモータの薄型化が可能になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、磁極位置センサが設けられた側の１枚以上の鋼鈑に突起が設けらていることを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスモータであるから、磁極位置センサが設けられた鋼板のところから１枚以上の鋼鈑に突起が設けられているため突起に磁束が集中して磁極位置検出性能を上げることができ、安定したモータ性能を得ることができ、ＤＣブラシレスモータの薄型化が可能になる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、突起の形状が鋭角の三角形状であることを特徴とする請求項１または２記載のＤＣブラシレスモータであるから、三角形状の突起であるため効果的に磁束が集中して磁極位置検出性能を上げることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、突起の形状が長方形状であることを特徴とする請求項１または２記載のＤＣブラシレスモータであるから、長方形状の突起であるため効果的に磁束が集中して磁極位置検出性能を上げることができる。
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図１，図２に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態１における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータの突極構成を示す説明図、図２は比較用のＤＣブラシレスモータの突極構成を示す説明図である。
【００１９】
図１において、１１はホール素子等の磁極位置センサ、１２は磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極１３ａ（後記する）を挟んだ突極間距離、１３は複数枚の鋼鈑からなる固定子鉄芯、１３ａは固定子鉄芯１３に形成される突極、１３ｂは固定子鉄芯１３に設けられ先端に突極１３ａが設けられるティース、１４はティース１３ｂの周囲に巻回される巻線、１５は複数の磁極が円周上に配設されたマグネットロータである。突極１３ａはマグネットロータ１５のマグネットと微小ギャップを介して対向するように配設される。また、磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極間距離１２は、１つだけ図１に示すように磁極位置センサ１１が設けられていない部分の突極１３ａ間の突極間距離より大きく形成されている。
【００２０】
図２は本実施の形態１におけるＤＣブラシレスモータの突極構成を通常の突極構成と比較するための比較用のＤＣブラシレスモータを示している。図２において、１２’は磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極間距離であって、突極間距離１２’と他の突極１３ａ間の突極間距離とがすべて等しい場合の突極間距離である。
【００２１】
本実施の形態１のＤＣブラシレスモータは、固定子鉄芯１３が固定され、巻線１４に電流を流すことによりマグネットロータ１５が回転し、マグネットロータ１５の磁極位置を磁極位置センサ１１で検出して電流の位相制御を行う。
【００２２】
ところで、本実施の形態１のＤＣブラシレスモータは、突極間距離１２が他の突極間距離と比較して大きいため、突極１３ａ間に設けられたホール素子等の磁極位置センサ１１を通過する磁極間の磁束密度が大きくなり、磁極位置センサ１１に誘起される平均出力電圧が大きくなる。（表１）は磁極位置センサ１１の平均出力電圧と突極構成との関係を測定した表である。平均出力電圧が大きい場合に磁極検出性能が高い。
【００２３】
【表１】
0003543797.tif 000002
【００２４】
（表１）の測定値１は図２に示す比較用のＤＣブラシレスモータで測定した突極間距離とがすべて等しい場合の測定値であり、測定値２が実施の形態１のＤＣブラシレスモータの突極間距離１２が他の突極間距離と比較して大きい場合の測定値である。
【００２５】
測定値１の測定は、ホールセンサＨＷ−１０８Ａによって測定され、突極間距離１２’が１．５ｍｍであって、平均出力電圧は８ｍＶであった。
【００２６】
これに対し、測定値２の測定は、同じくホールセンサＨＷ−１０８Ａによって測定され、突極間距離１２が２．５ｍｍ、他の突極間距離が１．５ｍｍであって、平均出力電圧は１７ｍＶであった。
【００２７】
これから分かるように、本実施の形態１のＤＣブラシレスモータは突極間距離１２を他の突極間距離よりも大きくしているため、磁極位置検出性能が向上するとともに、従来のような基板を設けるためのギャップや基板の厚さが不要で、薄型のＤＣブラシレスモータとすることができる。突極間距離が１つ異ピッチとなっただけで、モータ性能が低下するおそれもない。
【００２８】
本実施の形態１のＤＣブラシレスモータは薄型であり、ポンプに搭載すれば小型で、磁極位置検出性能に優れ、安定したモータ性能を示すポンプとすることができる。また、同様に、パーソナルコンピュータ等の電子機器の冷却ファンや、冷媒による冷却システムの循環ポンプとして電子機器に搭載すれば、小型で、磁極位置検出性能に優れ、安定したモータ性能を示す電子機器とすることができる。
【００２９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図３，図４に基づいて説明する。実施の形態２のＤＣブラシレスモータは、磁極位置センサが設けられた部分のティース間に三角形状の突起を設けて支持したものである。図３は本発明の実施の形態２における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータで突極間距離が大きく形成された固定子鉄芯構成を示す説明図、図４は図３のＤＣブラシレスモータの突極間距離を等間隔にした説明図である。実施の形態１と同一符号は基本的に同一構成を示すから、説明は省略する。
【００３０】
図３において、１１は磁極位置センサ、１２は磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極間距離、１３は固定子鉄芯、１３ａは突極、１３ｂはティース、１４は巻線、１５はマグネットロータである。１６は、複数枚積層される固定子鉄芯１３の中の特定の１枚だけに、磁極位置センサ１１が設けられる部分のティース１３ｂの間に形成された三角形状の突起である。突起１６は先端が鋭角な三角形状をしている。図３のＡ−Ａ断面が示すように、突起１６がない固定子鉄芯１３の鋼鈑を積層し、一番外側に突起１６がある鋼鈑が設けられている。この突起１６の先端に磁極位置センサ１１が設置される。但し、一番外側で磁極センサ１１が設けられた鋼鈑だけでなく、１枚以上の鋼鈑に突起１６を設けるのが好適である。そして、磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極間距離１２は、図３に示すような磁極位置センサ１１が設けられていない部分の突極１３ａ間の突極間距離１２’より大きく形成されている。突極間距離１２が大きいことから実施の形態１と同様に、突極間距離が大きくなった分が加わり磁極位置センサ１１の平均出力電圧が増加する。
【００３１】
図４は本実施の形態２におけるＤＣブラシレスモータ突極間距離を等間隔にしたものである。突起１６だけで磁極位置検出性能の向上を図るものである。図４において、１２’は磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極間距離であり、突極間距離１２’と他の突極１３ａ間の突極間距離がすべて等しい場合の突極間距離である。
【００３２】
本実施の形態２のＤＣブラシレスモータは、三角形状の突起１６が固定子鉄芯１３のティース１３ｂの間に形成されており、突起１６に磁束が集中し磁極位置センサ１１を通過する磁束密度が大きくなり、誘起される平均出力電圧が大きくなる。（表１）の測定値３は突極間距離１２が大きく形成された場合の実施の形態４の測定値であり、測定値４は突極間距離とがすべて等しい場合の実施の形態４の測定値である。
【００３３】
測定値３の測定は、ホールセンサＨＷ−１０８Ａによって測定され、突極間距離１２は２．５ｍｍ（残りは１．５ｍｍ）であって、平均出力電圧は４０ｍＶであった。また、測定値４の測定は、ホールセンサＨＷ−１０８Ａによって測定され、突極間距離１２は等ピッチの１．５ｍｍであって、平均出力電圧は２３ｍＶであった。
【００３４】
これから分かるように、本実施の形態２のＤＣブラシレスモータは、三角形状の突起１６が固定子鉄芯１３のティース１３ｂの間に形成されているため、磁極位置検出性能が向上するとともに、従来のような基板を設けるためのギャップや基板の厚さが不要で、薄型のＤＣブラシレスモータとすることができる。さらに、磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極間距離１２をその他の突極１３ａ間の突極間距離より大きくすれば、実施の形態１と同様に、突極間距離が大きい分だけ磁極位置センサ１１の平均出力電圧が増加させることができる。等ピッチでも磁極位置検出性能は向上する。
【００３５】
本実施の形態２のＤＣブラシレスモータは薄型であり、ポンプに搭載すれば小型で、磁極位置検出性能に優れ、安定したモータ性能を示すポンプとすることができる。また、同様に、パーソナルコンピュータ等の電子機器の冷却ファンや、冷媒による冷却システムの循環ポンプとして電子機器に搭載すれば、小型で、磁極位置検出性能に優れ、安定したモータ性能を示す電子機器とすることができる。
【００３６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について図５，図６に基づいて説明する。実施の形態３のＤＣブラシレスモータは、実施の形態２の突起１６を設けた固定子鉄芯が１枚ではなく、すべての固定子鉄芯に突起１６を設けたものである。図５は本発明の実施の形態３における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータで突極間距離が大きく形成された固定子鉄芯構成を示す説明図、図６は図５のＤＣブラシレスモータの突極間距離を等間隔にした説明図である。実施の形態１，２と同一符号は基本的に同一構成を示し、実施の形態２と基本的に同様であるから、説明は省略する。
【００３７】
図５，図６からも分かるように、すべての固定子鉄芯１３の鋼鈑に突起１６を設けて積層したから、すべての鋼鈑の三角形状の突起１６に磁束が集中し磁極位置センサ１１を通過する磁束密度が大きくなり、誘起される平均出力電圧が大きくなる。
【００３８】
本実施の形態３のＤＣブラシレスモータは薄型であり、ポンプに搭載すれば小型で、磁極位置検出性能に優れ、安定したモータ性能を示すポンプとすることができる。また、同様に、パーソナルコンピュータ等の電子機器の冷却ファンや、冷媒による冷却システムの循環ポンプとして電子機器に搭載すれば、小型で、磁極位置検出性能に優れ、安定したモータ性能を示す電子機器とすることができる。
【００３９】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について図７，図８に基づいて説明する。実施の形態４のＤＣブラシレスモータは、磁極位置センサが設けられた部分のティース間に先端が長方形状の突起を設けて支持したものである。図７は本発明の実施の形態４における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータで突極間距離が大きく形成された固定子鉄芯構成を示す説明図、図８は図７のＤＣブラシレスモータの突極間距離を等間隔にした説明図である。実施の形態１，２，３と同一符号は基本的に同一構成を示すから、説明は省略する。
【００４０】
図７において、１１は磁極位置センサ、１２は磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極間距離、１３は固定子鉄芯、１３ａは突極、１３ｂはティース、１４は巻線、１５はマグネットロータである。１７は、複数枚積層される固定子鉄芯１３の中の特定の１枚だけに、磁極位置センサ１１が設けられる部分のティース１３ｂの間に形成された長方形状の突起である。図７のＡ−Ａ断面が示すように、突起１７がない固定子鉄芯１３の鋼鈑を積層し、一番外側に突起１７がある鋼鈑が設けられている。突起１７の先端に磁極位置センサ１１が設置される。但し、一番外側で磁極センサ１１が設けられた鋼鈑だけでなく、１枚以上の鋼鈑に突起１７を設けるのが好適である。また、磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極間距離１２は、磁極位置センサ１１が設けられていない部分の突極１３ａ間の突極間距離１２’より１つだけ大きく形成されている。実施の形態１と同様に、突極間距離が大きくなった分が加わり磁極位置センサ１１の平均出力電圧が増加する。図８に示すように、突極間距離１２’を他の突極間距離とすべて等しくした場合は、突起１７を設けることだけで磁極位置検出性能の向上を図るものである。
【００４１】
本実施の形態４のＤＣブラシレスモータは、長方形状の突起１７が固定子鉄芯１３のティース１３ｂの間に形成されており、長方形状の突起１７に磁束が集中し易く、磁極位置センサ１１を通過する磁束密度が大きくなり、誘起される平均出力電圧が大きくなる。（表１）の測定値５は突極間距離１２が大きく形成された場合の実施の形態４の測定値であり、測定値６は突極間距離とがすべて等しい場合の実施の形態４の測定値である。
【００４２】
測定値５の測定は、ホールセンサＨＷ−１０８Ａによって測定され、突極間距離１２は２．５ｍｍであって、平均出力電圧は４５ｍＶであった。また、測定値６の測定は、ホールセンサＨＷ−１０８Ａによって測定され、突極間距離１２は１．５ｍｍであって、平均出力電圧は３１ｍＶであった。
【００４３】
これから分かるように、本実施の形態４のＤＣブラシレスモータは、長方形状の突起１７が固定子鉄芯１３のティース１３ｂの間に形成されているため、磁極位置検出性能が向上するとともに、薄型のＤＣブラシレスモータとすることができる。さらに、磁極位置センサ１１が設けられた部分の突極間距離１２をその他の突極１３ａ間の突極間距離より大きくすれば、実施の形態１と同様に、突極間距離が大きい分だけ磁極位置センサ１１の平均出力電圧が増加する。
【００４４】
本実施の形態４のＤＣブラシレスモータは薄型であり、ポンプに搭載すれば小型で、磁極位置検出性能に優れ、安定したモータ性能を示すポンプとすることができる。また、同様に、パーソナルコンピュータ等の電子機器の冷却ファンや、冷媒による冷却システムの循環ポンプとして電子機器に搭載すれば、小型で、磁極位置検出性能に優れ、安定したモータ性能を示す電子機器とすることができる。
【００４５】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５について図９，図１０に基づいて説明する。実施の形態５のＤＣブラシレスモータは、実施の形態４の突起１７を設けた固定子鉄芯が１枚ではなく、すべての固定子鉄芯に突起１７を設けたものである。図９は本発明の実施の形態５における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータで突極間距離が大きく形成された固定子鉄芯構成を示す説明図、図１０は図９のＤＣブラシレスモータの突極間距離を等間隔にした説明図である。実施の形態１〜４と同一符号は基本的に同一構成を示し、実施の形態４と基本的に同様であるから、説明は省略する。
【００４６】
図９，図１０からも分かるように、すべての固定子鉄芯に長方形の突起１７を設けて積層したから、すべての長方形の突起１７に磁束が集中し、磁極位置センサ１１を通過する磁束密度が大きくなり、誘起される平均出力電圧が大きくなる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＤＣブラシレスモータは、磁極位置センサを挟んだティースの突極間に形成される突極間距離が、その他の突極間距離より大きく形成されたため、突極間距離が大きくなったところで磁束量が増えるため磁極位置検出性能を上げることができ、他の突極間距離は小さいためモータ性能が低下することがなく、安定したモータ性能を得ることができ、ＤＣブラシレスモータの薄型化が可能になる。
【００４８】
また、本発明のＤＣブラシレスモータは、ティース間に突起を設けたため突起に磁束が集中して磁極位置検出性能を上げることができ、安定したモータ性能を得ることができ、ＤＣブラシレスモータの薄型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータの突極構成を示す説明図
【図２】比較用のＤＣブラシレスモータの突極構成を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態２における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータで突極間距離が大きく形成された固定子鉄芯構成を示す説明図
【図４】図３のＤＣブラシレスモータの突極間距離を等間隔にした説明図
【図５】本発明の実施の形態３における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータで突極間距離が大きく形成された固定子鉄芯構成を示す説明図
【図６】図５のＤＣブラシレスモータの突極間距離を等間隔にした説明図
【図７】本発明の実施の形態４における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータで突極間距離が大きく形成された固定子鉄芯構成を示す説明図
【図８】図７のＤＣブラシレスモータの突極間距離を等間隔にした説明図
【図９】本発明の実施の形態５における磁極位置センサが設けられたＤＣブラシレスモータで突極間距離が大きく形成された固定子鉄芯構成を示す説明図
【図１０】図９のＤＣブラシレスモータの突極間距離を等間隔にした説明図
【図１１】従来のＤＣブラシレスモータの断面図
【符号の説明】
１１  磁極位置センサ
１２，１２’  突極間距離
１３  固定子鉄芯
１３ａ  突極
１３ｂ  ティース
１４  巻線
１５  マグネットロータ
１６，１７  突起
５０  固定子鉄心
５１  巻線
５２  マグネットロータ
５３  磁極位置センサ
【図１】
0003543797.tif 000003
【図２】
0003543797.tif 000004
【図３】
0003543797.tif 000005
【図４】
0003543797.tif 000006
【図５】
0003543797.tif 000007
【図６】
0003543797.tif 000008
【図７】
0003543797.tif 000009
【図８】
0003543797.tif 000010
【図９】
0003543797.tif 000011
【図１０】
0003543797.tif 000012
【図１１】
0003543797.tif 000013