(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板上に形成されたコイルパターンにより回転磁界を発生させ、ロータを回転させるアキシャルギャップ形モータにおいて、
前記コイルパターンは、モータ回転中心から半径方向に延びる方向にパターンを一致させた第１コイル部と、前記モータ回転中心から半径方向に延びる方向に対してパターンを一致させずに互いに平行にした第２コイル部とを有し、前記第１コイル部は前記第２コイル部よりも前記モータ回転中心から遠い位置に配置されていることを特徴とするアキシャルギャップ形モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板上にエッチングやメッキ処理により構成されたコイルパターン（電機子コイル）を具備したアキシャルギャップ形モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板上に形成されたコイルパターンにより回転磁界を発生させ、ロータを回転させるアキシャルギャプ形モータにおいては、特開昭５９−２５５５９号公報に開示されているように、次のような技術が用いられていた。
【０００３】
図８はプリント基板上のコイルパターン５９の拡大図である。即ち、このコイルパターン５９は、４０度づつ等分割された螺旋状に配置されており、コイルパターン５９のモータ回転中心Ｏから半径方向に延びた辺は該半径方向と同一方向をなして配置されている。
【０００４】
上記構成によれば、図８に拡大して示すように、モータの制御回路によって各コイルパターン５９に順次通電された際、モータ回転中心Ｏから半径方向に延びた放射状のコイルパターン５９を通過する電流成分と図示しないマグネットのスラスト方向の磁束とによって、力Ｆが発生する。
【０００５】
フレミング左手の法則により、前記力Ｆの大きさは、Ｆ＝ＢＩＬ、その方向は放射状のコイルパターン５９の半径方向と垂直、即ち、回転方向の接線ｒと同一方向となる。また、前記フレミング左手の法則によって、モータ回転中心Ｏの円周方向に当たるコイルパターン５９で発生する力については、モータ回転中心Ｏから半径方向に作用するためモータの回転には寄与しないため、以下の説明では省略する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術によると、フレミング左手の法則によって発生する力Ｆの方向を回転方向の接線ｒの方向と同一方向としたことで、前記力Ｆを全て回転力として利用することができ、モータの効率を向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、図８に拡大して示すコイルパターン５９のように、モータ回転中心Ｏから半径方向に延びた辺は該半径方向と同一方向をなして放射状に配置されているため、モータ回転中心Ｏから遠ざかるほどパターンギャップｄ1 が大きくなる。
【０００８】
また、螺旋状のコイルパターン５９の中心部には、このコイルパターン５９を他のコイルパターン５９と接続するためのスルーホール６０が必ず必要となり、これらのため、プリント基板上に必要以上の面積が必要になり、コイルパターン５９の１極当たりの占有面積に比べてコイルパターン５９の巻数を増せず、必要な回転力や効率が得られないという課題があった。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、プリント基板上のコイルパターンの巻数を最大限に増やし、かつ、フレミング左手の法則により発生した力を回転力として利用することによって、効率の良いアキシャルギャップ形モータを提供することを目的するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、プリント基板上に形成されたコイルパターンにより回転磁界を発生させ、ロータを回転させるアキシャルギャップ形モータにおいて、前記コイルパターンは、モータ回転中心から半径方向に延びる方向にパターンを一致させた第１コイル部と、前記モータ回転中心から半径方向に延びる方向に対してパターンを一致させずに互いに平行にした第２コイル部とを有し、前記第１コイル部は前記第２コイル部よりも前記モータ回転中心から遠い位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１記載の発明の作用は次の通りである。コイルパターンのアキシャルギャップ形モータの内径に近い範囲では互いに平行な第２コイル部とすることで内径付近の面積の狭い所でコイルパターンによる巻数を増加させることができ、発生するトルクを大きくすることができる。
【００１３】
尚、コイルパターンが互いに平行となっている第２コイル部に働く力は、接線方向より若干ずれるが、力の減少分は少なく、巻数の増加によるトルク増大効果の方が大で、全体としてトルクを増大できる。
【００１４】
一方、コイルパターンの外周に近い部分の第１コイル部では、そのコイルパターンはモータ回転中心に関して放射状となっているので、力の作用方向は接線方向となり、巻数の増大分に応じて発生するトルクが増大する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
［実施の形態１］
［構成］
図１は、本発明の実施の形態１のアキシャルギャップ形モータにおけるプリント基板７上に設けたコイルパターン１１の配置図である。プリント基板７上には、図３、図５に示すホール素子８と共に、４０度づつ等分割されたコイルパターン９が配置されている。このコイルパターン９は、図２に一部を拡大して示すように、モータ回転中心Ｏから半径方向に延びた辺として同一のパターンギャップｄ2 をもった第２コイル部である平行コイル部１１をモータ回転中心Ｏの内周側からスルーホール１０近傍まで設けるとともに、コイルパターン９のスルーホール１０よりも外周側にはモータ回転中心Ｏから半径方向と同一方向をなした第１コイル部である放射状コイル部１２を設けることにより構成している。
【００１８】
図３及び図４は本実施の形態１のアキシャルギャップ形モータの断面図及び平面図であり、前記プリント基板７はその下部にあるヨーク６と一体になり、フレーム５に固定され、さらに、前記プリント基板７の上部には、このプリント基板７と対抗して一定の空隙を介してマグネット３がロータ２及びシャフト１と一体になり、かつ、ベアリング４ａ、４ｂにより回転可能に取り付けられている。
【００１９】
また、前記マグネット３は、スラスト方向にＮ、Ｓ極が交互に３０度づつ着磁された構成となっている。
【００２０】
［作用］
実施の形態１の作用は以下の通りである。前記プリント基板７上のコイルパターン９において、モータ回転中心Ｏから半径方向に延びた辺はモータ回転中心Ｏに近い部分、即ち、プリント基板７上の面積が小さい部分では、図１に示すような平行コイル部ｌｌが面積的に考えて最大の巻数で設けられる。
【００２１】
モータ回転中心Ｏから半径方向に延びた辺は、このモータ回転中心Ｏに対して外周部分、即、プリント基板７上の面積が大きい部分においては、平行コイル部１１と接続された放射状コイル部１２が設けられる。
【００２２】
これらの平行コイル部１１、放射状コイル部１２に、アキシャルギャップ形モータの制御回路によって順次通電される際、モータ回転中心Ｏから半径方向に延びた放射伏コイル部１２では、通過する電流成分とマグネット３のスラスト方向の磁束とによって、力Ｆ1 が発生する。フレミング左手の法則により、この力Ｆ1 の大きさは、Ｆ1 ＝ＢＩＬ、また、その方向は放射状コイル部１２と垂直、即ち、回転方向の接線ｒ1 と同一方向となる。
【００２３】
同様に、平行コイル部１１では、力Ｆの大きさはＦ＝ＢＩＬｃｏｓθ、方向は接線Ｆと角度θをなすが、角度θは０度に近く、従って、ｃｏｓθの値は１に近似でき、この結果、前記力Ｆは、ほとんどが回転方向の力に利用される。これにより、従来例に比べ、全体として巻数を増大できる分だけ、発生するトルクを大きくできる。
【００２４】
［効果］
プリント基板７上の限られた１極当たりの占有面積に対して、コイルパターン９の巻数を最大限に増やすことができ、かつ、発生した力Ｆ又はＦ1 を極力回転力として利用することができ、アキシャルギャップ形モータの効率を向上させることができる。
【００２５】
［参考例］
［構成］
図６は、参考例のプリント基板７上のコイルパターン９の配置図を示すものであり、図７は、図６の一部拡大図である。参考例は、実施の形態１と略同様な構成であるが、モータ回転中心Ｏの外周側に配置された放射状コイル部１２が、パターンギャップ幅ｄ3 を等しく、即ち、モータ回転中心Ｏから半径方向に外周側に向かうに連れてパターン幅ｄ4 （半径方向の延長線に対する間隔）を大きくしたことが特徴である。
【００２６】
［作用］
本参考例によれば、モータ回転中心Ｏから半径方向に外周側に向かうに連れてパターン幅ｄ4 を大きくとったことにより、コイルパターン９の直流抵抗分を減少する。また、プリント基板７に対するパターン占有面積が大きくなりプリント基板７の剛性が高まる。
【００２７】
［効果］
本参考例によれば、コイルパターン９の直流抵抗分が減少し、アキシャルギャップ形モータの効率を向上させることがてきるとともに、プリント基板７の剛性が高まり、組立て作業時のプリント基板７の破損や、モータ回転中におけるプリント基板７の振動を抑制できる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、上述した構成の第１コイル部、第２コイル部からなるコイルパターンを備えたことにより、プリント基板上の限られた１極当たりの占有面積に対して、コイルパターンの巻数を最大限に増やすことができ、かつ、発生した力を極力回転力として利用することができ、効率を向上させることができるアキシャルギャップ形モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアキシャルギャップ形モータの実施の形態１のコイルパターンを示す説明図である。
【図２】実施の形態１のコイルパターンの一部拡大説明図である。
【図３】実施の形態１のアキシャルギャップ形モータの断面図である。
【図４】実施の形態１のアキシャルギャップ形モータの平面図である。
【図５】実施の形態１のアキシャルギャップ形モータのコイルパターンの部分の平面図である。
【図６】参考例のコイルパターンを示す説明図である。
【図７】参考例のコイルパターンの一部拡大説明図である。
【図８】従来のアキシャルギャップ形モータのコイルパターンを示す説明図である。
【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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【図８】
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