(57)【要約】【課題】低コスト、かつ高効率運転が可能なブラシレス直流モータを提供する。【解決手段】主励磁コイル（２０）が巻回されるステータ（１０）と、前記ステータ（１０）に収容され、所定の向きに回転可能なロータ（３０）と、前記ロータ（３０）の回転軸を中心として対向し、前記ステータに固定される対の副励磁コイル（４１〜４４）と、を備え、前記副励磁コイル（４１〜４４）は、電圧が印加されたときに、前記対の副励磁コイル（４１〜４４）を結ぶ方向に対して直交する方向、かつ前記ロータの回転軸に直交する方向に磁界が発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主励磁コイルが巻回されるステータと、
前記ステータに収容され、所定の向きに回転可能なロータと、
前記ロータの回転軸を中心として対向し、前記ステータに固定される対の副励磁コイルと、
を備え、
前記副励磁コイルは、電圧が印加されたときに、前記対の副励磁コイルを結ぶ方向に対して直交する方向、かつ前記ロータの回転軸に直交する方向に磁界が発生することを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記対の副励磁コイルは、第１サブコイルと第３サブコイルとからなる第１の副励磁コイルと、第２サブコイルと第４サブコイルとからなる第２の副励磁コイルであることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記対の副励磁コイルは、同一の向きに磁界を発生させることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項４】
請求項１において、
前記ステータは第一収容部と第二収容部とを有し、前記第一収容部と前記第二収容部とは、隙間をもって形成され、
前記第一収容部または第二収容部の前記ロータに対向する面には、前記隙間と略同一の幅の隙間ができる段差部を有し、
前記段差部を挟んで前記副励磁コイルが設けられることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項５】
請求項２において、
前記ステータは第一収容部と第二収容部とを有し、前記第一収容部と前記第二収容部とは、隙間をもって形成され、
前記第一収容部または第二収容部の前記ロータに対向する面には、前記隙間と略同一の幅の隙間ができる段差部を有し、
前記段差部に隣接して前記副励磁コイルが設けられることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項６】
請求項１または請求項２において、
前記副励磁コイルは、直列に接続されることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項７】
請求項１または請求項２において、
前記副励磁コイルは、並列に接続されることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記副励磁コイルは、前記ロータの位置を検出する検出手段であることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレス直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の電動ポンプには、ブラシ及び整流子を有するブラシ付直流モータが主に用いられていた。ブラシ付直流モータは、低コストかつ構造が単純であるという利点を有する。
これに対し、前記したブラシ及び整流子に代えて、スイッチング素子のオン／オフを電気的に制御することで矩形波電圧をコイルに印加するブラシレス直流モータが知られている。ブラシレス直流モータを用いることで、その使用期間に関わらず、前記した電気的接続の信頼性を維持できる。
なお、従来のブラシレス直流モータは、三相交流電源を用いるものと単相交流電源を用いるものがある。
三相のブラシレス直流モータは、互いに位相の異なる矩形波電圧を三相コイルに印加することで、回転磁界を発生させる構成になっている。この場合、三相コイルに正負の電圧を印加するため６個のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ：Field effect transistor）が必要となる。
また、単相のブラシレス直流モータは、交番磁界となるので、そのままでは起動できないために、補助コイル（隈取コイル）を用いている。
特許文献１には、隈取コイルが巻回されるステータと、このステータのロータ収容孔に挿入されて回転駆動するロータと、ステータを励磁する励磁コイルと、を備えた隈取モータについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０９０８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ブラシ付直流モータは、整流子との機械的接触によって、ブラシが経年劣化し、ブラシ・整流子間の電気的接続に不具合が生じるという欠点がある。
また、三相のブラシレス直流モータは、前記したように三相コイルに正負の電圧を印加するため６個のスイッチング素子が必要となるため、ブラシ付直流モータよりも製造コストが高くなるという欠点がある。
また、特許文献１に記載された隈取モータは、起動用のための補助コイル（隈取コイル）をさらに必要とすることにより、製造コストが高くなるという欠点がある。また、一周期のうちに隈取コイルに誘起電流が流れない期間では、ロータに負トルクが発生するため、運転効率が低いという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、低コストかつ高効率運転が可能なブラシレス直流モータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明を以下のような構成にした。
すなわち、本発明のブラシレス直流モータは、主励磁コイルが巻回されるステータと、前記ステータに収容され、所定の向きに回転可能なロータと、前記ロータの回転軸を中心として対向し、前記ステータに固定される対の副励磁コイルと、を備え、前記副励磁コイルは、電圧が印加されたときに、前記対の副励磁コイルを結ぶ方向に対して直交する方向、かつ前記ロータの回転軸に直交する方向に磁界が発生することを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低コストかつ高効率運転が可能なブラシレス直流モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るブラシレス直流モータの回転軸に直角方向の断面を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るブラシレス直流モータの回転動作原理について説明する図であり、（ａ）は第１の安定点におけるメインコイルの電流とロータの位置と各主磁束を示し、（ｂ）は第２の安定点におけるロータの位置と各主磁束を示し、（ｃ）は第３の安定点におけるメインコイルの電流とロータの位置と各主磁束を示し、（ｄ）は第４の安定点におけるロータの位置と各主磁束を示している。
【図３】本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータの回転軸に直角方向の断面を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータの回転動作原理について説明する図であり、（ａ）は第１の安定点におけるメインコイルの電流とロータの位置と各主磁束を示し、（ｂ）は第２の安定点におけるロータの位置と各主磁束を示し、（ｃ）は第３の安定点におけるメインコイルの電流とロータの位置と各主磁束を示し、（ｄ）は第４の安定点におけるロータの位置と各主磁束を示している。
【図５】本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータのサブコイルを直列に接続した場合のサブコイルの誘起電流とメインコイルに印加する電圧の関係を示す模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータのサブコイルを並列に接続した場合のサブコイルの誘起電流とメインコイルに印加する電圧の関係を示す模式図である。
【図７】比較例のブラシレス直流モータの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施するための形態（以下、実施形態と称す）について、適宜、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
＜ブラシレス直流モータの構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るブラシレス直流モータ１の回転軸に直角方向の断面を示す図である。
図１において、ブラシレス直流モータ１は、ロータ３０がステータ１０に収容されたインナーロータ型構造を呈し、ステータ１０の内部（回転軸Ｋを基準として径方向内側）にロータ３０が回転自在に軸支されている。なお、回転軸Ｋには、負荷（不図示）が連結される。
また、ブラシレス直流モータ１は、メインコイル（主励磁コイル）２０が巻回されたステータ１０と、ステータ１０に収容され左回りに回転可能なロータ３０と、ステータ１０に固定される４つのサブコイル４１〜４４を備えている。
以上の構成により、ブラシレス直流モータ１は、メインコイル２０に流れる電流に応じた磁束と、ステータ１０に固定される４つのサブコイル４１〜４４の磁束と、の合成磁束によってトルクを発生させ、ロータ３０を左回り（反時計回り）に回転駆動させる機能を有している。なお、動作の詳細は後記する。
【００１１】
《ステータ》
ステータ１０は、径方向内側にロータ３０を収容する磁性体（例えば、ケイ素鋼板）であり、コイル巻回部１１と、第１収容部１２１、１２２と、第２収容部１３１、１３２と、第１接続部１４と、第２接続部１５とを備えている。
コイル巻回部１１は、左右方向に延びる棒状部材であり、メインコイル２０が巻回されている。
なお、メインコイル２０については、メインコイル２０の中央の断面ではなく側面（紙面手前側）から見た図を示している。メインコイル２０の中央の断面を示す図は、例えば後記する図２（ａ）におけるメインコイル２０（および上側コイル２０ａ、下側コイル２０ｂ）に示している。
上部の第１収容部１２１と下部の第１収容部１２２とからなる第１収容部１２１、１２２は、断面視で概ねＣ字状を呈し、回転軸Ｋと平行に（つまり、紙面手前側・奥側に）延びている。第１収容部１２１、１２２は、第１接続部１４を介してコイル巻回部１１の左端に接続されている。
【００１２】
上部の第２収容部１３１と下部の第２収容部１３２とからなる第２収容部１３１、１３２は、断面視で概ね逆Ｃ字状を呈し、回転軸Ｋと平行に延びている。第２収容部１３１、１３２は、第２接続部１５を介してコイル巻回部１１の右端に接続されている。
つまり、第１接続部１４、第２接続部１５を介してコイル巻回部１１と一体成形された第１収容部１２１、１２２及び第２収容部１３１、１３２は、ロータ３０を左右から挟み込むように、回転軸Ｋを中心とする円柱状の収容空間を形成している。
なお、上部の第１収容部１２１は、上端に向かうにつれて肉薄に形成されている。また、下部の第１収容部１２２は、下端に向かうにつれて肉薄に形成されている。これによって、第１収容部１２１、１２２の上端付近・下端付近を透る磁束の量を制限できる。また、第２収容部１３１、１３２についても同様である。
なお、上下方向、左右方向は、図１に付記した方向とする。
【００１３】
また、上部の第１収容部１２１の上端と、上部の第２収容部１３１の上端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ３だけ離間している。
同様に、下部の第１収容部１２２の下端と、下部の第２収容部１３２の下端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ３だけ離間している。
これらの離間によって、メインコイル２０の電流に伴う磁束がロータ３０を透り抜けるようにしている。換言すると、メインコイル２０の電流に伴って生じる磁束が、ステータ１０内のみで閉じないようにしている。
上下の第１収容部１２１、１２２の間には、段差部１２ｄが形成されている。
上下の第２収容部１３１、１３２の間には、段差部１３ｄが形成されている。
段差部１２ｄ、１３ｄは、上下方向にＬ４の距離（間隔）がある。
なお、段差部１２ｄ、１３ｄによる隙間を設けることで、ロータ３０が回転する際のトルクの脈動を低減することが出来る。また、段差部１２ｄ、１３ｄによる隙間を設けることで、磁界が作用する幅を大きくすることが出来る。
なお、前記の上部の第１収容部１２１と上部の第２収容部１３１との上端の間の距離（間隔）Ｌ３と、前記の上下の第１収容部１２１、１２２の間の段差部１２ｄの上下方向の距離（間隔）Ｌ４とは、概ね等しい。
【００１４】
メインコイル２０が巻回された左端の下側の近傍で、上部の第１収容部１２１の磁性体の一部が切欠けた第１ステータ切欠部６１がある。
また、メインコイル２０が巻回された概ね中央の下側の近傍で、上部の第１収容部１２１の磁性体の一部が切欠けた第２ステータ切欠部６２がある。
第１ステータ切欠部６１は、磁気抵抗が高い高磁気抵抗部の役目をしており、ロータ３０が回転する際のトルクの脈動を低減する。
【００１５】
サブコイル４１、４２は、それぞれ上部の第１収容部１２１と上部の第２収容部１３１に上下方向に巻回されている。
サブコイル４３、４４は、それぞれ下部の第１収容部１２２と下部の第２収容部１３２に上下方向に巻回されている。
サブコイル４１〜４４は、第１実施形態のブラシレス直流モータ１の動作時においては、常に電流が流されて、所定の磁界を形成する。この磁界の形成の仕方の詳細については後記する。
【００１６】
なお、サブコイル（第１サブコイル）４１とサブコイル（第３サブコイル）４３とによって、サブコイル４１とサブコイル４３とを透る磁界（磁束）が発生するので、サブコイル４１とサブコイル４３とを併せてひとつの励磁コイルとみなすこともできる。このサブコイル４１とサブコイル４３とを併せた励磁コイルを第１の副励磁コイルと呼称する。
また、同様にサブコイル（第２サブコイル）４２とサブコイル（第４サブコイル）４４とを併せた励磁コイルを第２の副励磁コイルと呼称する。
図１の構成においては、第１の副励磁コイルであるサブコイル４１、４３と、第２の副励磁コイルであるサブコイル４２、４４とは、ロータ３０の回転軸Ｋを中心として対向している。
また、サブコイル４１のコイル中心における磁界の方向を模式的に示したのが磁束４００１である。サブコイル４３のコイル中心における磁界の方向を模式的に示したのが磁束４００３である。サブコイル４１とサブコイル４３とによって構成される第１の副励磁コイルの第１接続部１４における磁界の方向を模式的に示したのが磁束４０１３である。つまり、磁束４０１３は、サブコイル４１とサブコイル４３の磁界が合成されて形成されている。
また、サブコイル４２のコイル中心における磁界の方向を模式的に示したのが磁束４００２である。サブコイル４４のコイル中心における磁界の方向を模式的に示したのが磁束４００４である。サブコイル４２とサブコイル４４とによって構成される第２の副励磁コイルの第２接続部１５における磁界の方向を模式的に示したのが磁束４０２４である。つまり、磁束４０２４は、サブコイル４２とサブコイル４４の磁界が合成されて形成されている。
【００１７】
第１の副励磁コイルおよび第２の副励磁コイルの形成する磁界の方向は、場所によって様々に変化するが、第１の副励磁コイルが第１接続部１４において発生する磁束４０１３と、第２の副励磁コイルが第２接続部１５において発生する磁束４０２４は、磁界の向きが同一方向となっている。この第１の副励磁コイルと第２の副励磁コイルがそれぞれ第１接続部１４、第２接続部１５において、磁界の向きが同一（磁束４０１３と磁束４０２４とが同一方向）であることを、単に「第１の副励磁コイルと第２の副励磁コイルは、同一の向きに磁界を発生する」と表記する。すなわち、第１の副励磁コイルと第２の副励磁コイルの磁界の向きを、それぞれ第１接続部１４、第２接続部１５における磁界の向きで代表して、適宜、表記する。
また、第１の副励磁コイルが第１接続部１４において発生する磁束４０１３と、第２の副励磁コイルが第２接続部１５において発生する磁束４０２４のそれぞれの磁界の向きは、サブコイル４１、４３とサブコイル４２、４４とを結ぶ方向に対して直交する方向、かつロータ３０の回転軸Ｋに直交する方向である。
なお、図１における磁束４００１〜４００４、４０１３、４０２４は、前記のように模式的に表記したものであって、より具体的な磁束、磁界については、図２を参照して後記する。
また、図１において、サブコイル４１〜４４については、サブコイル４１〜４４のそれぞれの中央の断面ではなく、側面（紙面手前側）から見た図を示している。サブコイル４１〜４４のそれぞれの中央の断面を示す図は、例えば後記する図２（ａ）におけるサブコイル４１〜４４（および上側コイル４１ａ〜４４ａ、下側コイル４１ｂ〜４４ｂ）に示している。
【００１８】
《ロータ》
ロータ３０は、ブラシレス直流モータ１内での磁束分布に応じたトルクによって、左回りに回転可能な回転子であり、第１収容部１２１、１２２と第２収容部１３１、１３２との間の円柱状の収容空間に収容されている。
ロータ３０は、ロータ基部３１と、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂと延出部５３と、が一体成形された磁性体（例えば、鉄心）である。
また、ロータ周辺部３２ａの円周側には、磁気抵抗を高くして、磁束の流入を制限するための空隙である第１ロータ空隙部（高磁気抵抗部）５１がある。なお、図１においては、第１ロータ空隙部（高磁気抵抗部）５１は、複数の窓状の空隙から構成されている。
また、ロータ周辺部３２ａの側面には、磁気抵抗を高くして、磁束の流入を制限するための空隙または切欠きである第２ロータ空隙部（高磁気抵抗部）５２がある。
【００１９】
また、ロータ周辺部３２ａの円周側の左端には、左回りの回転とする要因となる磁性体の延出部５３がある。なお、延出部５３の形状は、ロータ周辺部３２ａの形状に比較すれば、細い形状となっている。この細い形状とするのは、必要以上の磁束が透るのを避けるためである。
また、延出部５３は、先端（左端）に行くにしたがって、ステータ１０の円周上の内径から離れる形状となっている。この理由は、ロータ３０が回転する際のトルクの脈動を軽減するためである。
なお、ロータ周辺部３２ｂについても、第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２、延出部５３が同様に備えられている。なお、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂの形状は、回転軸Ｋに基づいて点対称である。
また、断面視において、延出部５３、第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２は、ロータ３０のロータ周辺部３２ａ（３２ｂ）の左端側に形成されている。このように、ロータ周辺部３２ａ（３２ｂ）の左端側に形成されることによって、ロータ３０が左回転の動作に適した構造となる。
【００２０】
＜回転動作原理＞
次に、ブラシレス直流モータ１の回転動作原理について説明する。
図２は、本発明の第１実施形態に係るブラシレス直流モータ１の回転動作原理について説明する図であり、（ａ）は第１の安定点（１極目）におけるメインコイルに電流を第１方向に流したときのロータの位置とロータとステータの主磁束を示し、（ｂ）は第２の安定点（２極目）におけるロータの位置とステータの主磁束を示し、（ｃ）は第３の安定点（３極目）におけるメインコイルに電流を第２方向に流したときのロータの位置とロータとステータの主磁束を示し、（ｄ）は第４の安定点（４極目）におけるロータの位置とロータおよびステータの主磁束を示している。
【００２１】
また、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、ロータとステータにおいては、サブコイル４１〜４４とステータ１０とロータ３０とメインコイル２０とによる磁束分布の概要を、複数の細線により示している。なお、ロータ３０の回転に寄与しない漏洩磁束については、表記を省略している。また、細線による磁束分布のみでは、その作用がわかりにくいこともあるので、磁束分布により表記された磁束を合成したものを「主磁束」として表記する。
この主磁束として、サブコイル４１、４３とステータ１０（第１収容部１２１、１２２）とで閉じる主磁束２０２、２１２、２２２、２３２として、太い線で表記している。サブコイル４２、４４とステータ１０（第２収容部１３１、１３２）とで閉じる主磁束を主磁束２０１、２１１、２２１、２３１として、太い線で表記している。
【００２２】
また、メインコイル２０とステータ１０とロータ３０とで閉じる主磁束を、主磁束３０１、３１１として、太い線で表記している。
また、サブコイル４１、４３と、ステータ１０とロータ３０とで閉じる主磁束を、主磁束４０２として、太い線で表記している。サブコイル４２、４４と、ステータ１０とロータ３０とで閉じる主磁束を、主磁束４０１として、太い線で表記している。
また、サブコイル４２とサブコイル４３は、第１方向（サブコイルの上側コイル４２ａ、４３ａにおいて紙面裏から表の方向、サブコイルの下側コイル４２ｂ、４３ｂにおいて紙面表から裏の方向）に電流が流れている。サブコイル４１とサブコイル４４は、第２方向（サブコイルの上側コイル４１ａ、４４ａにおいて紙面表から裏の方向、サブコイルの下側コイル４１ｂ、４４ｂにおいて紙面裏から表の方向）に電流が流れている。
【００２３】
以上により、サブコイル４１、４３の対で発生する磁界が左回転であり、サブコイル４２、４４の対で発生する磁界が右回転である。
なお、サブコイル４１、４３の対で主磁束２０２、２１２、２２２、２３２を発生しているので、前記したように、サブコイル４１、４３を併せて、ひとつの励磁コイルと見なして、第１の副励磁コイルとする。
また、同様に、サブコイル４２、４４の対で主磁束２０１、２１１、２２１、２３１を発生しているので、前記したように、サブコイル４２、４４を併せて、ひとつの励磁コイルと見なして、第２の副励磁コイルとする。
また、メインコイル（主励磁コイル）２０に第１方向（上側コイル２０ａにおいて紙面裏から表の方向、下側コイル２０ｂにおいて紙面表から裏の方向）に電流を流すことと、第２方向（上側コイル２０ａにおいて紙面表から裏の方向、下側コイル２０ｂにおいて紙面裏から表の方向）に電流を流すことを切り換えることを、以上のサブコイル４１〜４４（第１、第２の副励磁コイル）とを組み合わせることによって、ロータ３０が第１〜第４の安定点を有することに相当する４極の磁界を発生させることができる。
【００２４】
《第１の安定点（１極目）》
図２（ａ）においては、メインコイル２０に第１方向に電流が流れている。そのため、主磁束３０１がメインコイル２０とステータ１０とロータ３０との間を通るように形成されている。また、サブコイル４１、４３（第１の副励磁コイル）とステータ１０とで閉じる主磁束が主磁束２０２として形成されている。また、サブコイル４２、４４（第２の副励磁コイル）とステータ１０とで閉じる主磁束がそれぞれ主磁束２０１として形成されている。
このとき、ロータ３０には、メインコイル２０による磁界（主磁束）によって右回転する力（トルク）と、サブコイル４１、４３およびサブコイル４２、４４による磁界（主磁束）によって左回転する力（トルク）とが均衡するトルクバランスが形成され、回転しない第１の安定点（１極目）となっている。
その後、メインコイル２０に第１方向に流れていた電流が切られると、前記の均衡が破れてサブコイル４１、４３およびサブコイル４２、４４による磁界（主磁束）に引かれて左回転の方向に動きだす。
なお、ロータ周辺部３２ａの円周側の左端に備えられた磁性体の延出部５３（図１）は、この左回転の動きに対して、より効果的に作用する。
【００２５】
《第２の安定点（２極目）》
図２（ｂ）は、前記したように、第２の安定点（２極目）におけるロータ３０の位置と主磁束２１１、２１２とを示している。
図２（ｂ）においては、メインコイル２０には電流を流していない。そのため、ロータ３０は、サブコイル４１、４３およびサブコイル４２、４４による磁界（主磁束）の磁力に引かれる。
つまり、図２（ｂ）に示した状態において、ロータ周辺部３２ａがサブコイル４１、４３による磁界（主磁束）と径方向で重なり合っている。そのため、サブコイル４１、４３による磁界（主磁束）との間で磁気的な接続を促し、主磁束２１２が形成される。
また、ロータ周辺部３２ｂがサブコイル４２、４４による磁界（主磁束）と径方向で重なり合っている。そのため、サブコイル４２、４４による磁界（主磁束）との間で磁気的な接続を促し、主磁束２１１が形成される。
これらの主磁束２１２と主磁束２１１が形成されることによって、図２（ｂ）においてトルクバランスが形成され、第２の安定点（２極目）となる。
その後、メインコイル２０に第２方向に電流が流れると、前記の均衡が破れてメインコイル２０による磁界（主磁束）に引かれて左回転の方向に動きだす。
【００２６】
《第３の安定点（３極目）》
図２（ｃ）は、前記したように、第３の安定点（３極目）におけるメインコイル２０に電流を第２の方向に流した状態を図示している。なお、第２の方向である上側コイル２１ａは紙面手前側から奥側に、下側コイル２１ｂは紙面奥側から手前側を意味している。
このメインコイル２０に電流を第２の方向に流したことによって、新たな主磁束３１１が、ステータ１０とサブコイル４１、４３とロータ３０とを介して形成される。
このメインコイル２０に流れる電流による主磁束３１１とサブコイル４１、４３とサブコイル４２、４４による主磁束２２２、２２１とによって、ロータ３０は、トルクバランスが形成され、第３の安定点（３極目）となる。
その後、メインコイル２０に第２方向に流れていた電流が切られると、前記の均衡が破れてサブコイル４１、４３とサブコイル４２、４４による磁界（主磁束）に引かれて左回転の方向に動きだす。
【００２７】
《第４の安定点（４極目）》
図２（ｄ）は、前記したように、第４の安定点（４極目）におけるロータ３０の位置とサブコイル４１、４３とサブコイル４２、４４による主磁束２３２、２３１と、ロータ３０を介する主磁束４０２、４０１とを示している。
図２（ｄ）においては、メインコイル２０には電流を流していない。そのため、ロータ３０は、サブコイル４１、４３とサブコイル４２、４４との磁力によって、トルクバランスが形成され、第４の安定点（４極目）となる。
つまり、図２（ｄ）に示した状態において、ロータ３０を介した主磁束４０１と主磁束４０２とによって、ロータ３０が左回転する力と右回転する力とのトルクバランスが形成される。
その後、メインコイル２０に第１方向に電流が流れると、第４の安定点（４極目）におけるトルクバランスは崩れて、ロータ３０は、左回転の方向に動きだす。
【００２８】
《再度の第１の安定点（１極目）》
メインコイル２０に第１方向に電流が流れると、図２（ａ）に示した状態に戻る。なお、このときロータ３０は１８０度の回転である。ロータ３０が完全に元の状態（３６０度）に戻るには、さらに図２（ａ）〜図２（ｄ）の動作をする必要がある。しかしながら、ロータの形状は、回転軸Ｋに基づいて点対称であるため、１８０度先の別の安定点に回転しても、外観上は区別がない。したがって、実質的に重複する説明は省略する。
【００２９】
以上のように、メインコイル２０に交互（第１の方向、第２の方向）に電流を流すことにより、ブラシレス直流モータ１は図２の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）・・・の順に左回転する。
また、このときのメインコイル２０の制御を１ステップごとに行い、安定点ごとに止めることもできる。また、メインコイル２０における電流の反転を連続的に行い、連続的な左回転を行うこともできる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータ２の回転軸に直角方向の断面を示す図である。
図３において、ブラシレス直流モータ２は、ロータ３０がステータ１０に収容されたインナーロータ型構造を呈し、ステータ１０の内部（回転軸Ｋを基準として径方向内側）にロータ３０が回転自在に軸支されている。なお、回転軸Ｋには、負荷（不図示）が連結される。
また、ブラシレス直流モータ２は、メインコイル（主励磁コイル）２０が巻回されたステータ１０と、ステータ１０に収容され左回りに回転可能なロータ３０と、ステータ１０に固定される２つのサブコイル４５、４６を備えている。
【００３１】
なお、図３の構成においては、サブコイル４５は、第１の副励磁コイルであり、サブコイル４６は、第２の副励磁コイルである。
また、第１の副励磁コイルであるサブコイル４５は、第２の副励磁コイルであるサブコイル４６と、ロータ３０の回転軸Ｋを中心として対向して向き合い、サブコイル４５、４６（対の副励磁コイル）は、サブコイル４５とサブコイル４６を結ぶ方向に対して直交する方向、かつロータ３０の回転軸Ｋに直交する方向に磁界が発生する。
以上の構成により、ブラシレス直流モータ２は、メインコイル（主励磁コイル）２０に流れる電流に応じた磁束と、ステータ１０に固定される２つのサブコイル４５、４６（第１、第２の副励磁コイル）の磁束と、の合成磁束によってトルクを発生させ、ロータ３０を左回り（反時計回り）に回転駆動させる機能を有している。なお、動作の詳細は後記する。
【００３２】
《ステータ》
ステータ１０は、径方向内側にロータ３０を収容する磁性体（例えば、ケイ素鋼板）であり、コイル巻回部１１と、第１収容部１２Ａ、１２Ｂと、第２収容部１３Ａ、１３Ｂと、第１接続部１４と、第２接続部１５とを備えている。
コイル巻回部１１は、左右方向に延びる棒状部材であり、メインコイル２０が巻回されている。
なお、メインコイル２０については、メインコイル２０の中央の断面ではなく側面（紙面手前側）から見た図を示している。メインコイル２０の中央の断面を示す図は、例えば後記する図４（ａ）におけるメインコイル２０（および上側コイル２０ａ、下側コイル２０ｂ）に示している。
上部の第１収容部１２Ａと下部の第１収容部１２Ｂとからなる第１収容部１２Ａ、１２Ｂは、断面視で概ねＣ字状を呈し、回転軸Ｋと平行に（つまり、紙面手前側・奥側に）延びている。第１収容部１２Ａ、１２Ｂは、第１接続部１４を介してコイル巻回部１１の左端に接続されている。
【００３３】
上部の第２収容部１３Ａと下部の第２収容部１３Ｂとからなる第２収容部１３Ａ、１３Ｂは、断面視で概ね逆Ｃ字状を呈し、回転軸Ｋと平行に延びている。第２収容部１３Ａ、１３Ｂは、第２接続部１５を介してコイル巻回部１１の右端に接続されている。
つまり、第１接続部１４、第２接続部１５を介してコイル巻回部１１と一体成形された第１収容部１２Ａ、１２Ｂ及び第２収容部１３Ａ、１３Ｂは、ロータ３０を左右から挟み込むように、回転軸Ｋを中心とする円柱状の収容空間を形成している。
なお、上部の第１収容部１２Ａは、上端に向かうにつれて肉薄に形成されている。また、下部の第１収容部１２Ｂは、下端に向かうにつれて肉薄に形成されている。これによって、第１収容部１２Ａ、１２Ｂの上端付近・下端付近を透る磁束の量を制限できる。また、第２収容部１３Ａ、１３Ｂについても同様である。
なお、上下方向、左右方向は、図３に付記した方向とする。
【００３４】
また、上部の第１収容部１２Ａの上端と、上部の第２収容部１３Ａの上端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ３だけ離間している。
同様に、下部の第１収容部１２Ｂの下端と、下部の第２収容部１３Ｂの下端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ３だけ離間している。
これらの離間によって、メインコイル２０の電流に伴う磁束がロータ３０を透り抜けるようにしている。換言すると、メインコイル２０の電流に伴って生じる磁束が、ステータ１０内のみで閉じないようにしている。
上下の第１収容部１２Ａ、１２Ｂの間には、段差部１２ｄが形成されている。
上下の第２収容部１３Ａ、１３Ｂの間には、段差部１３ｄが形成されている。
段差部１２ｄ、１３ｄは、上下方向にＬ４の距離（間隔）がある。
なお、段差部１２ｄ、１３ｄによる隙間を設けることで、ロータ３０が回転する際のトルクの脈動を低減することが出来る。また、段差部１２ｄ、１３ｄによる隙間を設けることで、磁界が作用する幅を大きくすることが出来る。
なお、前記の上部の第１収容部１２Ａと上部の第２収容部１３Ａとの上端の間の距離（間隔）Ｌ３と、前記の上下の第１収容部１２Ａ、１２Ｂの間の段差部１２ｄの上下方向の距離（間隔）Ｌ４とは、概ね等しい。
【００３５】
メインコイル２０が巻回された左端の下側の近傍で、上部の第１収容部１２Ａの磁性体の一部が切欠けた第１ステータ切欠部６１がある。
また、メインコイル２０が巻回された概ね中央の下側の近傍で、上部の第１収容部１２Ａの磁性体の一部が切欠けた第２ステータ切欠部６２がある。
第１ステータ切欠部６１は、磁気抵抗が高い高磁気抵抗部の役目をしており、ロータ３０が回転する際のトルクの脈動を低減する。
【００３６】
サブコイル４５は、上部の第１収容部１２Ａと下部の第１収容部１２Ｂとの間で左右向に巻回されている。
サブコイル４６は、上部の第２収容部１３Ａと下部の第２収容部１３Ｂとの間で左右方向に巻回されている。
サブコイル４５、４６は、第２実施形態のブラシレス直流モータ２の動作時においては、常に電流が流されて、所定の磁界を形成する。この磁界の形成の仕方の詳細については後記する。
【００３７】
なお、図３において、サブコイル４５、４６については、サブコイル４５、４６のそれぞれの中央の断面ではなく、側面（紙面手前側）から見た図を示している。サブコイル４５、４６のそれぞれの中央の断面を示す図は、例えば後記する図４（ａ）におけるサブコイル４５、４６（および外側コイル４５ａ、４６ａ、内側コイル４５ｂ、４６ｂ）に示している。
【００３８】
《ロータ》
ロータ３０は、ブラシレス直流モータ２内での磁束分布に応じたトルクによって、左回りに回転可能な回転子であり、第１収容部１２Ａ、１２Ｂと第２収容部１３Ａ、１３Ｂとの間の円柱状の収容空間に収容されている。
ロータ３０は、ロータ基部３１と、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂと延出部５３と、が一体成形された磁性体（例えば、鉄心）である。
また、ロータ周辺部３２ａの円周側には、磁気抵抗を高くして、磁束の流入を制限するための空隙である第１ロータ空隙部（高磁気抵抗部）５１がある。なお、図１においては、第１ロータ空隙部（高磁気抵抗部）５１は、複数の窓状の空隙から構成されている。
また、ロータ周辺部３２ａの側面には、磁気抵抗を高くして、磁束の流入を制限するための空隙または切欠きである第２ロータ空隙部（高磁気抵抗部）５２がある。
【００３９】
以上の第２実施形態のロータ３０の構造と機能は、第１実施形態のロータ３０の構造と機能と概ね同一であるので、重複する説明は省略する。
【００４０】
＜回転動作原理＞
次に、ブラシレス直流モータ２の回転動作原理について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータ２の回転動作原理について説明する図であり、（ａ）は第１の安定点（１極目）におけるメインコイル２０に電流を第１方向に流したときのロータの位置とロータ３０とステータの主磁束を示し、（ｂ）は第２の安定点（２極目）におけるロータ３０の位置とステータの主磁束を示し、（ｃ）は第３の安定点（３極目）におけるメインコイル２０に電流を第２方向に流したときのロータの位置とロータ３０とステータの主磁束を示し、（ｄ）は第４の安定点（４極目）におけるロータ３０の位置とロータ３０およびステータの主磁束を示している。
【００４１】
また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、ロータ３０とステータにおいては、サブコイル４５、４６とステータ１０（図１）とロータ３０とメインコイル２０とによる磁束分布の概要を、複数の細線により示している。なお、ロータ３０の回転に寄与しない漏洩磁束については、表記を省略している。また、細線による磁束分布のみでは、その作用がわかりにくいこともあるので、磁束分布により表記された磁束を合成したものを「主磁束」として表記する。
この主磁束として、サブコイル４５とステータ１０（第１収容部１２Ａ、１２Ｂ）とで閉じる主磁束２４２、２５２、２６２、２７２として、太い線で表記している。サブコイル４６とステータ１０（第２収容部１３Ａ、１３Ｂ）とで閉じる主磁束を主磁束２４１、２５１、２６１、２７１として、太い線で表記している。
【００４２】
また、メインコイル２０とステータ１０とロータ３０とで閉じる主磁束を、主磁束３２１、３３１として、太い線で表記している。
また、サブコイル４５と、ステータ１０とロータ３０とで閉じる主磁束を、主磁束４０４として、太い線で表記している。サブコイル４６と、ステータ１０とロータ３０とで閉じる主磁束を、主磁束４０３として、太い線で表記している。
また、サブコイル４５は、第１方向（サブコイルの内側コイル４５ｂにおいて紙面裏から表の方向、外側コイル４５ａにおいて紙面表から裏の方向）に電流が流れている。サブコイル４６は、第２方向（内側コイル４６ｂにおいて紙面表から裏の方向、外側コイル４６ａにおいて紙面裏から表の方向）に電流が流れている。
【００４３】
サブコイル４５において、前記のように内側コイル４５ｂの周囲に主磁束２４２が生成している。また、外側コイル４５ａの周囲にも磁束は生成しているが、ロータ３０の回転には寄与しないので、図４（ａ）においては表記を省略している。
また、サブコイル４６において、前記のように内側コイル４５ｂの周囲に主磁束２４1が生成している。また、外側コイル４６ａの周囲にも磁束は生成しているが、ロータ３０の回転には寄与しないので、図４（ａ）においては表記を省略している。
以上により、ロータ３０の回転には寄与する磁束に着目すれば、サブコイル４５（第１の副励磁コイル）で発生する磁界（主磁束２４２）が左回転であり、サブコイル４６（第２の副励磁コイル）で発生する磁界（主磁束２４１）が右回転である。
また、メインコイル（主励磁コイル）２０に第１方向に電流を流すことと、第２方向に電流を流すことを切り換えることを、以上のサブコイル４５、４６（第１、第２の副励磁コイル）とを組み合わせることによって、ロータ３０が第１〜第４の安定点を有することに相当する４極の磁界を発生させることが出来る。
【００４４】
《第１の安定点（１極目）》
図４（ａ）においては、メインコイル２０に第１方向に電流が流れている。そのため、主磁束３２１がメインコイル２０とステータ１０（図１）とロータ３０との間を通るように形成されている。また、サブコイル４５とステータ１０とで閉じる主磁束が主磁束２４２として形成されている。また、サブコイル４６とステータ１０とで閉じる主磁束がそれぞれ主磁束２４１として形成されている。
このとき、ロータ３０には、メインコイル２０による磁界（主磁束）によって右回転する力（トルク）と、サブコイル４５およびサブコイル４６による磁界（主磁束）によって左回転する力（トルク）とが均衡するトルクバランスが形成され、回転しない第１の安定点（１極目）となっている。
その後、メインコイル２０に第１方向に流れていた電流が切られると、前記の均衡が破れてサブコイル４５およびサブコイル４６による磁界（主磁束）に引かれて左回転の方向に動きだす。
なお、ロータ周辺部３２ａの円周側の左端に備えられた磁性体の延出部５３（図１）は、この左回転の動きに対して、より効果的に作用する。
【００４５】
《第２の安定点（２極目）》
図４（ｂ）は、前記したように、第２の安定点（２極目）におけるロータ３０の位置と主磁束２５１、２５２とを示している。
図４（ｂ）においては、メインコイル２０には電流を流していない。そのため、ロータ３０は、サブコイル４５およびサブコイル４６による磁界（主磁束）の磁力に引かれる。
つまり、図４（ｂ）に示した状態において、ロータ周辺部３２ａがサブコイル４５による磁界（主磁束）と径方向で重なり合っている。そのため、サブコイル４５による磁界（主磁束）との間で磁気的な接続を促し、主磁束２５２が形成される。
また、ロータ周辺部３２ｂがサブコイル４６による磁界（主磁束）と径方向で重なり合っている。そのため、サブコイル４６による磁界（主磁束）との間で磁気的な接続を促し、主磁束２５１が形成される。
これらの主磁束２５２と主磁束２５１が形成されることによって、図４（ｂ）においてトルクバランスが形成されるのである。
その後、メインコイル２０に第２方向に電流が流れると、前記の均衡が破れてメインコイル２０による磁界（主磁束）に引かれて左回転の方向に動きだす。
【００４６】
《第３の安定点（３極目）》
図４（ｃ）は、前記したように、第４の安定点（３極目）におけるメインコイル２０に電流を第２の方向（２１ａ、２１ｂ）に流した状態を図示している。なお、第２の方向の上側コイル２１ａとは紙面手前側から奥側に、下側コイル２１ｂとは紙面奥側から手前側を意味している。
このメインコイル２０に電流を第２の方向（２１ａ、２１ｂ）に流したことによって、新たな主磁束３３１が、ステータ１０とサブコイル４５とロータ３０とを介して形成される。
このメインコイル２０に流れる電流による主磁束３３１とサブコイル４５とサブコイル４６による主磁束２６２、２６１とによって、ロータ３０は、トルクバランスが形成されるのである。
その後、メインコイル２０に第２方向に流れていた電流が切られると、前記の均衡が破れ、サブコイル４５とサブコイル４６による磁界（主磁束）に引かれて左回転の方向に動きだす。
【００４７】
《第４の安定点（４極目）》
図４（ｄ）は、前記したように、第４の安定点（４極目）におけるロータ３０の位置とサブコイル４５とサブコイル４６による主磁束２７２、２７１と、ロータ３０を介する主磁束４０４、４０３とを示している。
図２（ｄ）においては、メインコイル２０には電流を流していない。そのため、ロータ３０は、サブコイル４５とサブコイル４６との磁力によって、トルクバランスが形成される。
つまり、図２（ｄ）に示した状態において、ロータ３０を介した主磁束４０４と主磁束４０３とによって、ロータ３０が左回転する力と右回転する力とのトルクバランスが形成される。
その後、メインコイル２０に第１方向に電流が流れると、第４の安定点（４極目）におけるトルクバランスは崩れて、ロータ３０は、左回転の方向に動きだす。
【００４８】
《再度の第１の安定点（１極目）》
メインコイル２０に第１方向に電流が流れると、図４（ａ）に示した状態に戻る。なお、このときロータ３０は１８０度の回転である。ロータ３０が完全に元の状態（３６０度）に戻るには、さらに図４（ａ）〜図４（ｄ）の動作をする必要がある。しかしながら、ロータの形状は、回転軸Ｋに基づいて点対称であるため、１８０度先の別の安定点に回転しても、外観上は区別がない。したがって、実質的に重複する説明は省略する。
【００４９】
以上のように、メインコイル２０に交互（第１の方向、第２の方向）に電流を流すことにより、ブラシレス直流モータ２は図４の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）・・・の順に左回転する。
また、このときのメインコイル２０の制御を１ステップごとに行い、安定点ごとに止めることもできるし、また、メインコイル２０における電流の反転を連続的に行い、連続的な左回転を行うこともできる。
【００５０】
＜サブコイルの接続方法による誘起電流の特性＞
図３におけるサブコイル４５とサブコイル４６には、ロータ３０の回転によって、誘起電流が発生（誘起）する。
この誘起電流を検出することによって、判定基準以上、もしくは以下（電流閾値、電流偏差閾値）の電流を検出したタイミングで、メインコイル２０の電圧通電方向（第１方向、第２方向）を切り換えることで位置センサの代替として用いることができる。したがって、位置センサを廃止することができる。
すなわち、図３におけるサブコイル４５とサブコイル４６（および図１におけるサブコイル４１〜４４）は、ロータ３０の位置を検出する検出手段でもある。
サブコイル４５、４６に誘起される電流は、サブコイル４５とサブコイル４６との接続方法によって変化する。
次に、サブコイル４５、４６を直列に接続した場合と、並列にした場合の特性について説明する。
【００５１】
《サブコイル４５、４６を直列に接続した場合》
まず、サブコイル４５、４６を直列に接続した場合のサブコイルの誘起電流について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータ２のサブコイル４５、４６を直列に接続した場合のサブコイルの誘起電流とメインコイル２０に印加する電圧の関係を示す模式図である。なお、図５の横軸は、ロータ（回転子）３０の回転角度（ｄｅｇ）である。
図５において、ロータ（回転子）３０の回転角度によって、サブコイル４５、４６に流れる誘起電流２００１が変化している。なお、サブコイル４５、４６は直列に接続しているので同一の誘起電流（２００１）である。
誘起電流２００１の最も小さい電流となる変化点２０１１、および変化点２０１２を捉えて（検出して）、メインコイル２０に印加する電圧１００１を切り換えることが可能である。
【００５２】
《サブコイル４５、４６を並列に接続した場合》
次に、サブコイル４５、４６を並列に接続した場合のサブコイルの誘起電流について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータ２のサブコイル４５、４６を並列に接続した場合のサブコイルの誘起電流とメインコイル２０に印加する電圧の関係を示す模式図である。なお、図６の横軸は、ロータ（回転子）の回転角度（ｄｅｇ）である。
【００５３】
図６において、ロータ（回転子）３０の回転角度によって、サブコイル４５に流れる誘起電流３００１と、サブコイル４６に流れる誘起電流３００２は、変化している。
誘起電流３００１の最も大きな電流となる変化点３０１１、最も小さい電流となる変化点３０１２を捉えて（検出して）、メインコイル２０に印加する電圧１００１の正負を切り換えることが可能である。
また、同様に、誘起電流３００２の最も小さな電流となる変化点３０２１、最も大きな電流となる変化点３０２２を捉えて（検出して）、メインコイル２０に印加する電圧１００１を切り換えることが可能である。
さらには、サブコイル４５に流れる誘起電流３００１と、サブコイル４６に流れる誘起電流３００２の差分をとれば、変化量（電流の触れ幅）は大きくなり、ステータ位置のセンシング性を向上させることができる。
【００５４】
＜比較例のブラシレス直流モータ＞
本発明の第１、第２実施形態のブラシレス直流モータは、サブコイルを４個もしくは２個、用いている構成であったが、比較例として、磁石（永久磁石）を４個、用いたブラシレス直流モータを説明する。
図７は、比較例のブラシレス直流モータの構成を示す断面図である。
図７において、ブラシレス直流モータ７は、ロータ７３０がステータ７１０に収容されたインナーロータ型構造を呈し、ステータ７１０の内部にロータ７３０が回転自在に軸支されている。
また、ブラシレス直流モータ７は、励磁コイル７２０が巻回されたステータ７１０と、ステータ７１０に収容され左回りに回転可能なロータ７３０と、周方向において、略等間隔でステータ７１０の内面に固定される磁石７４ａ、７５ａ、７４ｂ、７５ｂと、を備えている。
以上の構成により、ブラシレス直流モータ７は、励磁コイル７２０に流れる電流に応じた磁束と、ステータ７１０の内面に固定される４つの磁石７４ａ、７５ａ、７４ｂ、７５ｂの磁束と、の合成磁束によってトルクを発生させ、ロータ７３０を左回り（反時計回り）に回転駆動させる機能を有している。
【００５５】
ステータ７１０は、径方向内側にロータ７３０を収容する磁性体（例えば、ケイ素鋼板）であり、コイル巻回部７１１と、第１収容部７１２と、第２収容部７１３と、第１接続部７１４と、第２接続部７１５とを備えている。
コイル巻回部７１１は、左右方向に延びる棒状部材であり、励磁コイル７２０が巻回されている。
第１収容部７１２は、断面視で概ねＣ字状を呈している。第１収容部７１２は、第１接続部７１４を介してコイル巻回部７１１の左端に接続されている。
【００５６】
第２収容部７１３は、断面視で概ね逆Ｃ字状を呈している。第２収容部７１３は、第２接続部７１５を介してコイル巻回部７１１の右端に接続されている。
つまり、第１接続部７１４、第２接続部７１５を介してコイル巻回部７１１と一体成形された第１収容部７１２及び第２収容部７１３は、ロータ７３０を左右から挟み込むように、円柱状の収容空間を形成している。
【００５７】
また、第１収容部７１２の上端と、第２収容部７１３の上端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ６だけ離間している。
同様に、第１収容部７１２の下端と、第２収容部７１３の下端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ６だけ離間している。
【００５８】
磁石７４ａ、７５ａ、７４ｂ、７５ｂは、それぞれ、断面視で円弧状をなす永久磁石である。
磁石７４ａ、７５ａは、ステータ７１０の第１収容部７１２の径方向内側のそれぞれ左上側と左下側に固定して備えられている。
磁石７４ｂ、７５ｂは、ステータ７１０の第２収容部７１３の径方向内側のそれぞれ右上側と右下側に固定して備えられている。
磁石７４ａ、７４ｂは、ステータ７１０側がＮ極であり、ロータ７３０側がＳ極である。
磁石７５ａ、７５ｂは、ステータ７１０側がＳ極であり、ロータ７３０側がＮ極である。
磁石７４ａ、７５ａ、７４ｂ、７５ｂはそれぞれ円弧状に形成されている。
また、磁石７４ａと磁石７５ａとの間、磁石７５ａと磁石７５ｂとの間、磁石７５ｂと磁石７４ｂとの間、磁石７４ｂと磁石７４ａとの間は、それぞれ所定の距離（間隔）Ｌ６だけ離間している。
【００５９】
ロータ７３０は、ブラシレス直流モータ６内での磁束分布に応じたトルクによって、左回りに回転可能な回転子であり、第１収容部７１２と第２収容部７１３との間の円柱状の収容空間に収容されている。
ロータ７３０は、一体成形された磁性体（例えば、鉄心）である。
また、ロータ７３０の周辺部には、磁気抵抗を高くして、磁束の流入を制限するための空隙や切欠きを形成して、トルクの脈動を低減している。
【００６０】
なお、図７に示す比較例のブラシレス直流モータにおいても、励磁コイル７２０に誘起する電流を検出することによって、ロータの回転角度を検知することは可能である。
【００６１】
以上の構成においても、高効率運転が可能なブラシレス直流モータが実現する。
しかしながら、図７に示した比較例のブラシレス直流モータでは、磁石が４個必要である。また、磁石がステータ７１０の内径の多くの部分を占めるように設置されているので、高価な磁石が多量に必要となり、高コストとなる。
また、前記の磁石は、希土類のネオジム（Neodymium、ネオジウム）および鉄・ホウ素を主成分として焼結して製造したネオジム磁石（Neodymium magnet）である。ネオジム磁石の材料は、高価な材料であり、また加工が難しい材料である。すなわち、この材料は硬く、加工が一体成形による製造が困難であるという特徴がある。
また、磁石７４ａ、７５ａ、７４ｂ、７５ｂはそれぞれ円弧状に形成されているので、製造上の難易度が高いという問題がある。
すなわち、円弧状の磁石を製造する場合には、まず直方体の磁石を製作し、この直方体の磁石を削ることによって、円弧状に成形するという工程が必要である。
したがって、加工に多大の労力を必要とすることと、この磁石を削りだす工程において、高価な磁石材料を削り滓として、大量の無駄を生ずるという問題がある。
【００６２】
＜本発明の第１、第２実施形態の比較例に対する効果＞
本発明の第１、第２実施形態は、前記の４個の磁石を用いた比較例に対して、次のような効果がある。
<1> 永久磁石では最も磁力が強いとされているネオジム磁石などの高価な磁石を使用しないので、低コストとなる。
<2> サブコイルに流れる誘起電流によって、容易に、かつ安価に回転の位置情報を検出できる。
つまり、比較例においては、励磁コイル７２０に誘起される電流値でロータの回転角度を検知していたため、電圧が正負交互に印加されて発生する電流値から、回転角によって異なる誘起電流を演算して角度を求める必要があった。そのため複雑な演算をする必要がある。
これに対して、本発明の第１、第２実施形態においては、サブコイル４１〜４６には一定の電圧が印加されており、この印加電圧から流れる電流は一定である。この一定の電流のなかに重畳される回転角によって異なる誘起電流を検出、演算すればよいので、複雑な演算をすることなくロータの回転角度を算出することができる。
【００６３】
＜本発明の第１、第２実施形態の特許文献１などの従来技術に対する効果＞
<A> 従来技術で用いられていたレゾルバ等の回転角センサが不要となる。すなわち、本発明の第１、第２実施形態では、前記のような位置センサ、位置センサ入出力回路、位置センサ取付用部品を削減でき、大幅なコスト低減ができる。
<B>従来技術で用いられていた起動用のための補助コイル（隈取コイル）が不要であり、ロータに負トルクが発生することもないので、運転効率が高いという効果がある。
【００６４】
（その他の実施形態、変形例）
なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、様々な実施形態や変形例が含まれる。
【００６５】
《誘起電流の検出装置》
サブコイル４１〜４６に流れる誘起電流を検出するにあたっては、様々な方法があるが、例えばシャント抵抗を備え、その両端で発生する電圧で検出する方法がある。
【００６６】
《サブコイルの対数》
第１実施形態および第２実施形態では、それぞれサブコイルが２対（４個）、１対（２個）の例を示したが、３対以上で構成してもよい。サブコイルの対数を増やすことによって、ロータのトルクの脈動を低減することができる。
【００６７】
《ロータ空隙部の形状》
第１実施形態においては、ロータ３０にあるロータ空隙部である第１ロータ空隙部５１（図１）は、窓状の空隙として、また、第２ロータ空隙部５２（図１）は切欠として説明したが、これらの形状には限定されない。
あるいは、ロータ３０にロータ空隙部（５１、５２）がない場合においても、サブコイル４１〜４４を用いた本発明の第１実施形態の低コストであって、かつ高効率運転が可能なブラシレス直流モータを提供できるという効果は、同様に期待できる。
【００６８】
《ステータの切欠部》
第１実施形態においては、ステータ１０の第１ステータ切欠部６１について説明したが、高磁気抵抗部であるので、ロータ３０のロータ空隙部と同様に、様々な形状の切欠や空隙でよい。
あるいは、ステータ１０に第１ステータ切欠部６１がない場合においても、サブコイル４１〜４４を用いた本発明の第１実施形態の低コストであって、かつ高効率運転が可能なブラシレス直流モータを提供できるという効果は、同様に期待できる。
【００６９】
《延出部の形状》
第１実施形態においては、延出部５３の形状について説明したが、前記した形状に限定されない。延出部５３の形状が様々に変形した場合においても、サブコイル４１〜４４を用いた本発明の第１実施形態の低コストであって、かつ高効率運転が可能なブラシレス直流モータを提供できるという効果は、同様に期待できる。
【符号の説明】
【００７０】
１、２    ブラシレス直流モータ
１０    ステータ
１１    コイル巻回部
１２１、１２２、１２Ａ、１２Ｂ    第１収容部（収容部）
１３１、１３２、１３Ａ、１３Ｂ    第２収容部（収容部）
１２ｄ、１３ｄ    段差部
１４    第１接続部
１５    第２接続部
２０    メインコイル（主励磁コイル）
２０ａ、２１ａ、４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ    上側コイル
２０ｂ、２１ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ    下側コイル
３０    ロータ
３１    ロータ基部
３２ａ、３２ｂ    ロータ周辺部
４１〜４４    サブコイル
４５、４６    サブコイル（副励磁コイル）
４５ａ、４６ａ    外側コイル
４５ｂ、４６ｂ    内側コイル
５１    第１ロータ空隙部（高磁気抵抗部）
５２    第２ロータ空隙部（高磁気抵抗部）
５３    延出部
６１    第１ステータ切欠部（高磁気抵抗部）
６２    第２ステータ切欠部（高磁気抵抗部）
Ｋ    回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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