JPH0210781Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、Ｓ極領域及びＮ極領域を順次連続し
た状態で形成する界磁マグネツトと、上記界磁マ
グネツトが対向する３相のステータコイルとをそ
れぞれ具備し、これらのステータコイルに電気角
で120゜ずつ順次ずらしてかつ両方向に電流を供給
するようにした３相両方向120゜通電方式のブラシ
レスモータに関するものである。

近年、ポータブルVTRやテープレコーダ等の
超小型精密機器が広く市販されており、此種の機
器が一般家庭において高級商品として著しい注目
を浴びてきている。このような精密機器を開発す
る場合、テープ駆動源であるモータについては回
転速度むらの低減化、高精度回転、高信頼性、小
型化等に関する改善が不可欠の問題となる。

ところで小型VTR等にはテープ駆動源として
直流ブラシレスモータが広く用いられているが、
このブラシレスモータの回転方式には、周知の如
く３相片方向120゜通電方式と３相両方向120゜通電
方式とがある。第１図は此種のブラシレスモータ
１における固定子コイル１ａ〜１ｃとリング状界
磁マグネツト（ローターマグネツト）２との位置
関係を示すものである。各相の固定子コイル１ａ
〜１ｃは、３相片方向120゜通電の場合には第２図
Ａに示すように通電され、また３相両方向120゜通
電の場合には第３図Ａに示すように通電される。
なおこれらの場合、界磁マグネツト２は、通常、
第４図に示すようにＮ極及びＳ極がほぼ三角関数
的に着磁されているため、ブラシレスモータのト
ルク特性は第２図Ｂ及び第３図Ｂに示す如くにな
る。そして３相片方向120゜通電方式のブラシレス
モータでは、第２図Ｂのトルク曲線T₁から明ら
かなようにトルクリツプルが極めて大きく、トル
クリツプルの程度がα₁−β₁／α₁＋β₁×100≒33％で
ある。

また３相両方向120゜通電方式のブラシレスモータ
では、第３図Ｂのトルク曲線T₂から明らかなよ
うに前記トルク曲線T₁の場合よりもトルクリツ
プルが低減されるものの、そのトルクリツプルの
程度はα₂−β₂／α₂＋β₂×100≒7.2％と可成り大きい
。

小型VTR等においてブラシレスモータのモー
タ軸をキヤプスタンや供給及び巻取リール等に直
結してこれらを低速回転で直接駆動（ダイレク
ト・ドライブ）するように構成する場合、非常に
高精度な回転が得られると共に回転速度むらが極
めて少ない事が要求される。このため、トルクリ
ツプルの非常に小さいブラシレスモータが必要で
あり、従来の３相片方向120゜通電方式及び３相両
方向120゜通電方式のブラシレスモータを既述の如
き直接駆動方式のVTRやテープレコーダ等に適
用するには性能の点で問題がある。

そこで、トルクリツプルの小さいブラシレスモ
ータを得るために、次のような方法が考えられ
る。即ち、ブラシレスモータを３相両方向120゜通
電方式に構成すると共に、界磁マグネツト２の着
磁状態を第５図Ａの示す如く三角形状と成し、或
いは第６図Ａに示す如く台形状と成るように構成
し、これによつて第５図Ｂ又は第６図Ｂに示すよ
うにトルクリツプルを理想的に０％にする方法で
ある。しかしながら、現実的には、三角形状の着
磁を行なうことは非常に困難である。また台形状
の着磁を行なうことは可能であるが、この場合に
は発生トルクの平均値が大巾に低下して効率が劣
化することになるので好ましくない。

本考案は上述の如き実状に鑑みて考案されたも
のであつて、発生トルクの低下を来たすことな
く、トルクリツプルを大巾に低減させるようにし
た３相両方向120゜通電方式のブラシレスモータを
提供しようとするものである。

以下本考案の実施例に付き第７図〜第１４図を
参照して説明する。

第７図〜第９図は本考案の第１の実施例を示す
ものである。本実施例の３相両方向120゜通電方式
ブラシレスモータ３においては、例えば６個のス
テータコイル４がプリント基板５ａを介して鉄板
等より成る基板５に円環状に配置されて固定され
ている。一方、ロータヨーク６にはリング状の界
磁マグネツト７がモータ軸８と同心的に嵌合固定
されている。そしてこの界磁マグネツト７が既述
のステータコイル４に近接した状態で対向配置さ
れ、モータ軸８が図外の軸受によつて回転自在に
軸支されている。従つて、このブラシレスモータ
３はいわゆる平面対向型に構成されている。

また本実施例においては、リング状界磁マグネ
ツト７には周方向に交互に異なる極性となるよう
に例えば８つの着磁領域９ａ〜９ｈが等角度間隔
で順次連続した状態で形成されている。そして第
８図に明示するように、各々の着磁領域９ａ〜９
ｈの角度巾は45゜（電気角で180゜）を成していて、
互いに隣り合う一対の着磁領域、例えばＳ極領域
９ａとＮ極領域９ｂとで電気角で360゜を構成して
いる。

また本実施例においては、各々の着磁領域９ａ
〜９ｈには所定箇所に凹部１０ａ〜１０ｈがそれ
ぞれ設けられている。即ち、第７図及び第８図か
ら明らかなように、界磁マグネツト７のうちステ
ータコイル４に対向している面の一部分であつ
て、かつＳ極領域９ａ，９ｃ，９ｅ，９ｇにおい
て電気角でほぼ60゜及び120゜に対応する箇所に、
界磁マグネツト７の半径方向に長手状に延びる凹
部１０ａ，１０ｃ，１０ｅ，１０ｇが形成されて
いる。これと同様に、界磁マグネツト７のうちス
テータコイル４に対向している面の一部分であつ
て、かつＮ極領域９ｂ，９ｄ，９ｆ，９ｈにおい
て電気角でほぼ240゜及び300゜に対応する箇所に、
界磁マグネツト７の半径方向に長手状に延びる凹
部１０ｂ，１０ｄ，１０ｆ，１０ｈが形成されて
いる。なお凹部１０ａ〜１０ｈは、界磁マグネツ
ト７の中心から等距離の箇所に設けられ、これら
の凹部１０ａ〜１０ｈがステータコイル４の往路
４ａ及び復路４ｂの一部に対応するように構成さ
れている。

以上の如く構成したブラシレスモータ３によれ
ば、界磁マグネツト７の所定箇所に凹部１０ａ〜
１０ｈを設けたことにより、第８図の曲線ｌ部分
における界磁マグネツト７の着磁状態は第９図Ａ
に示す如くになる。即ち、凹部１０ａ〜１７ｈの
存在により、電気角でほぼ60゜，120゜，240゜及び
300゜付近における鎖交磁束が減少し、これらの凹
部１０ａ〜１０ｈが設けられている部分において
磁界強度が局部的に弱められることになる。また
凹部１０ａ〜１０ｈを設けない場合の鎖交磁束は
第９図Ａにおいて一点鎖線で示す如くになるが、
本実施例の場合には、前記凹部１０ａ〜１０ｈの
影響によりそのピーク値が僅かに低下する。なお
この低下の程度は、凹部１０ａ〜１０ｈの寸法及
び形状に依存して変わるが、これらの凹部１０ａ
〜１０ｈは局部的に設けられているためその低下
量は比較的小さい。従つて、ブラシレスモータ３
の発生トルクが大きく低下してしまうような不都
合を来たすことはない。

しかして、第８図及び第９図Ａに示す如き着磁
パターンを有する界磁マグネツト７を用いると共
に３相両方向通電を行なつた場合、ブラシレスモ
ータ３の発生トルクT₃は第９図Ｂに示すように
なる。この場合、電気角でほぼ60゜，120゜，240゜及
び300゜付近の鎖交磁束が落ち込んでいるため、発
生トルクT₃は従来の３相両方向120゜通電方式ブラ
シレスモータの発生トルクT₂（第９図Ｂの一点鎖
線参照）と比較すれば明らかなように、電気角で
ほぼ60゜，120゜，240゜及び300゜付近における発生ト
ルクが低減される。この結果、ブラシレスモータ
３の発生トルクT₃はリツプルが非常に小さくな
る。そしてこの実施例の場合には、発生トルクの
平均値が大きく低下されるような不都合を生じる
ことなく、トルクリツプルを大巾に低減させるこ
とが可能である。

従つて、高性能を要求される直接駆動方式の小
型VTRや小型テープレコーダ等に上述のブラシ
レスモータ３を適用することができる。そしてこ
のブラシレスモータ３を直接駆動方式のVTRや
テープレコーダに適用した場合、ワウ・フラツタ
ーを大巾に低減することができる。

第１０図は本考案の第２の実施例を示すもので
あつて、この実施例では、リング状界磁マグネツ
ト７の各々の着磁領域９ａ〜９ｈには電気角でほ
ぼ60゜，120゜240゜及び300゜に対応する箇所に、界磁
マグネツト７の厚み方向に貫通している貫通孔１
２ａ〜１２ｈがそれぞれ設けられている。なおそ
の他の構成は、既述の第１の実施例の場合と同様
であつてよい。

このように構成した場合、貫通孔１２ａ〜１２
ｈの存在により、第１の実施例の場合と同様に電
気角でほぼ60゜，120゜，240゜及び300゜に対応する箇
所における鎖交磁束が減少し、この部分の磁界強
度が局部的に弱められることになる。この結果、
鎖交磁束特性が第９図Ａに示す如きパターンとな
り、発生トルクの低減化を来たすことなくトルク
リツプルの大巾な低減化を図ることができる。

また第１１図は本考案の第３の実施例を示すも
のであつて、この実施例は、円筒状の界磁マグネ
ツト１５が用いられて成る円筒面対向型ブラシレ
スモータに本考案を適用したものである。即ち、
円筒状界磁マグネツト１５には周方向に交互に異
なる極性となるように例えば８つの着磁領域が等
角度間隔で形成され、例えば互いに隣り合うＳ極
領域１６及びＮ極領域１７の全体としての角度巾
は90゜（電気角360゜）に構成されている。そしてＳ
極領域１６には電気角でほぼ60゜及び120゜に対応
する箇所に、軸心方向に沿つて延びる長手状の凹
部１８がそれぞれ形成され、またＮ極領域１７に
は電気角でほぼ240゜及び300゜に対応する箇所に、
軸心方向に沿つて延びる長手状の凹部１９がそれ
ぞれ設けられている。なおこれらの凹部１９が設
けられている部分に、第１２図に示すように界磁
マグネツト１５の厚み方向に貫通する貫通孔２０
を設けるようにしてもよい。

このように構成した場合にも、凹部１８，１９
又は貫通孔２０の存在により、界磁マグネツト１
５による磁界強度が局部的に弱められるため、ト
ルクリツプルを大巾に低減することができる。

なお既述の各実施例において、フエライト製の
界磁マグネツトを用いてこのマグネツトに凹部又
は貫通孔を設けることは容易に可能であるが、例
えばナイロン系樹脂（６−ナイロン等）とフエラ
イト粉末とを混合状態で焼結して成るいわゆるプ
ラスチツク・マグネツトを界磁マグネツトとして
使用する場合には、凹部又は貫通孔を有する界磁
マグネツトの製作を極めて容易に行なうことがで
き有利である。

以上本考案を実施例に付き説明したが、本考案
はこれらの実施例に限定されるものではなく、本
考案の技術的思想に基いて各種の変形及び変更が
可能である。

例えば、界磁マグネツト７に設けられる凹部１
０ａ〜１０ｈ（又は貫通孔１２ａ〜１２ｈ）を第
１３図に示すように界磁マグネツト７の半径方向
の全体に亘つて溝状に構成するようにしてもよ
い。また界磁マグネツト１５に設けられる凹部１
８，１９を第１４図に示すように界磁マグネツト
１５の軸心方向の全体に亘つて溝状に構成するよ
うにしてもよい。

本考案は、上述のように、３相両方向120゜通電
方式のブラシレスモータにおいて、界磁マグネツ
トのうちのステータコイルに対向する面に部分的
に凹部又は貫通孔を設け、この際、上記対向面の
凹部又は貫通孔が設けられる箇所を、電気角で
360゜を構成する一対のＳ極領域及びＮ極領域にお
ける電気角でほぼ60゜，120゜，240゜及び300゜に対応
する箇所に選定した。故に上記対応する箇所にお
ける磁界強度が局部的に弱められることになるの
で、３相のステータコイルからのトルクを重畳し
て得られるトルクが、第３図Ｂに示す従来の場合
のように、上記対応する箇所に対応する部分にお
いて極端な頂部となることなく、全体としてフラ
ツトなトルク特性となり、従つて発生トルクを実
質的に低下させずにトルクリツプルを大巾に低減
させることができる。よつて、本考案によるブラ
シレスモータをVTRやテープレコーダの駆動源
として用いた場合、回転むらの極めて少ない高精
度な回転を保障し得るので、極めて好都合であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のブラシレスモータにおけるステ
ータコイルと界磁マグネツトとの位置関係を示す
平面図、第２図Ａは３相片方向120゜通電の場合に
おける各ステータコイルの通電期間を示す図、第
２図Ｂは３相片方向120゜通電の場合における発生
トルク特性を示す特性図、第３図Ａは３相両方向
120゜通電の場合における各ステータコイルの通電
期間を示す図、第３図Ｂは３相両方向120゜通電の
場合における発生トルク特性を示す特性図、第４
図は界磁マグネツトの鎖交磁束特性を示す特性
図、第５図Ａ及び第６図Ａは第４図とは別の鎖交
磁束特性の例をそれぞれ示す図、第５図Ｂ及び第
６図Ｂは発生トルク特性をそれぞれ示す特性図で
ある。第７図〜第９図は本考案の第１の実施例を
示すものであつて、第７図は平面対向型ブラシレ
スモータの分解斜視図、第８図は界磁マグネツト
の着磁パターンを示す平面図、第９図Ａは第８図
における曲線ｌ上での界磁マグネツトの鎖交磁束
特性を示す特性図、第９図Ｂはブラシレスモータ
の発生トルク特性を示す特性図、第１０図は本考
案の第２の実施例を示すものであつて、界磁マグ
ネツトの斜視図、第１１図は本考案の第４の実施
例を示すものであつて、円筒面対向型ブラシレス
モータの円筒状界磁マグネツトの一部を破断した
斜視図、第１２図は本考案の第４の実施例を示す
第１１図と同様の斜視図、第１３図及び第１４図
は本考案の変形例をそれぞれ示す界磁マグネツト
の斜視図である。 なお図面に用いられている符号において、３…
…３相両方向120゜通電方式ブラシレスモータ、４
……ステータコイル、７……リング状界磁マグネ
ツト、９ａ〜９ｈ……着磁領域、１０ａ〜１０ｈ
……凹部、１２ａ〜１２ｈ……貫通孔、１５……
円筒状界磁マグネツト、１６……Ｓ極領域、１７
……Ｎ極領域、１８，１９……凹部、２０……貫
通孔、である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 Ｓ極領域及びＮ極領域を順次連続した状態で形
   成する界磁マグネツトと、上記界磁マグネツトが
   対向する３相のステータコイルとをそれぞれ具備
   し、 これらのステータコイルに電気角で120゜ずつ順
   次ずらしてかつ両方向に電流を供給するようにし
   た３相両方向120゜通電方式のブラシレスモータに
   おいて、 界磁マグネツトのうちのステータコイルに対向
   する面に部分的に凹部又は貫通孔を設け、 この際、上記対向面の凹部又は貫通孔が設けら
   れる箇所を、電気角で360゜を構成する一対のＳ極
   領域及びＮ極領域における電気角でほぼ60゜，
   120゜，240゜及び300゜に対応する箇所に選定したこ
   とを特徴とするブラシレスモータ。