JPH0297261A - モータのマグネットの着磁パターン - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マグネットが回転するモータにおいてｌ・ル
クリップルを減少させるためのマグネットの青磁パター
ンに関するものである。

［発明の概要］ 本発明は、マグネットが回転するモータにおけるトルク
リップルを減少させるためのマグネットの着磁パターン
において、 コイルの駆動電流を作成するための感磁性素子に対する
またはコイルとその感磁性素子に対するマグネットの磁
極の着磁状態であって、コイルの駆動電流をまたはコイ
ルの駆動電流とコイルの鎖交磁束をサイン波または概ね
サイン波とするサイン波着磁を着磁幅の増／減または逆
極性着磁部の減／増で行って、非飽和着磁部をなくすこ
とにより、 低温減磁や高温減磁の発生がなく材料の特性や製造等の
バラツギの影響を受けずに安定して正確なサイン波着磁
パターンが得られるようにしたものである。

［従来の技術］ 従来より、ロータをマグネットとしステータを複数相の
コイルとして、マグネットの着磁パターンをホール素子
などの感磁性素子で検出することにより上記コイルの駆
動電流を作成し、この駆動電流でマタネノ）・を回転さ
せろモータか知られている。

第８図（ａ）、（ｂ）は、従来例の二用両方向通市モー
タの部分断面図（ａ）と回路構成図（ｂ）である。この
従来例のモータはフラット形のブラルスモークの例であ
り、ロータ部１０１側には偏平なリンク形状のマグネッ
ト＋０２が固着され、ステータ部１０３側には２相のコ
イルＡ、Ｂ（Ａ′１３′）をマグネット１０２の端面に
対向させている。

このマグネット１０２の端面には周方向に区分されて交
互に反対極性の磁極を有する着磁パターンが形成されて
いる。ロータ部１０１は中心がンヤフト１０４に固定さ
れ、ノヤフト１０４はステータ部の中心に設けられた軸
受１０５に回転可能に支持されている。この２相のコイ
ルＡ、Ｂ　（Ａ′Ｂ′）は電気角で（２ｎ−１）ｘ９Ｑ
°異なる位置（ｎは整数）に配置され、電気角で９０°
異なる駆動電流が通電される。この駆動電流（Ｊ、両方
向通電可能に両極性電源十Ｂに接続されたｌ・ランリス
タＴ　Ｒ１，Ｔ　Ｔｌ　、の組とトランンスタＴ　Ｒ２
’ｒ”　ｎ。の組の転極によって転流制御され、これら
のトランンスタの各組の転極と駆動電流（Ｊそれぞれホ
ール素子］０６ａ、１０６ｂによ−）で検出されろマク
ネッ１〜１０２の着磁パターンの検出什１号をアンプｌ
０７ａ、１ｏ７ｂて増幅しノコ信号によって制御される
。

第９図は他の従来例のモ〜りの構成を示す断面図である
。この従来例は、アウターロータ形のフラルスモークの
例を示しており、メインのマグネット１０２を中空円筒
状に形成して筒状ケース形のロータ部１０１内周面に装
着し、このマグネット１０２の中空内部にステータ部（
ステータ幇板）１０３側の駆動コイルΔ、Ａ′　（Ｂ、
Ｂ′）を対向させている。ロータ部ｌｏｔは中心がノヤ
フト（軸）１０４に固定され、ステータ部１０３例の軸
受１０５に回転可能に支持されている。コイルＡ、Ａ’
　　（Ｂ、Ｂ′　）は鉄心ヨーク１０７に巻かれ、鉄心
ヨーク１０７はヨーク保持台１０８によってステータ部
１０３に保持されている。１０６はコイルΔ、Ａ’　　
（Ｂ、Ｂ′）の駆動電流を作成するためにマグネット１
０２の着磁パターンを検出するホール素子である。

以上の構成のモータでは、コイルＡ、Ｂ　（Ａ’Ｂ′）
の鎖交磁束Φ４．Φ８と駆動電流ＩＡ、ＩＢの作用でト
ルクＴを発生ずるが、このトルクＴは鎖交磁束Φ３と駆
動電流■４とで発生ずるトルクＴＡと鎖交磁束Φ、５と
駆動電流■８とで発生ずるトルクＴｒｌの和となってい
る。ここで、各コイルの鎖交磁束Φ８．ΦＢと駆動電流
１ｈ＃ｎを第１０図のサイン波着磁の作用説明図（ａ）
、（ｂ）に示すようにサイン波にできれば、 ＴＡ−−−■く・Φい・■３ Ｉ（・ΦｏＳ　Ｉ　ｎθ醗Ｉｏｓｉｎｆ９Ｋ・Φｏ・Ｉ
ｏｓ　ｉ　ｎ２０ ＴＢ＝Ｋ・Φ１．・ｌ１１ Ｋ　　−Φ　ｏＣＯ３θ　　・　　Ｉｏｃｏｓ　　θ■
（・Φ。・Ｉ　ｎ、　ｃ　ｏ　ｓ　’θＴ　　　＝　Ｔ
　Ａ＋　Ｔ　ｎ Ｋ−Φｏ・　Ｔｏ・　（Ｓ　　！　ｎ’θ→−ｃＯ３２
０）＝Ｋ　・　Φ。・　Ｔ。

ただし、Ｏ任意時刻の電気角 ｋ　・定数 Φ。：鎖交磁束の最大値 Ｔｏ・駆動電流の最大値 が成り立ち、第１０図（ｃ）に示すようにトルクリップ
ルのない定トルクモータとすることができる。

第１１図はコイルの鎖交磁束と駆動電流をサイン波にす
るマグネットの着磁（以下サイン波着磁と記す）を行う
従来例の着磁手段の説明図、第１２図（ａ）、（ｂ）は
上記従来例の着磁手段で着磁したマグネットの着磁パタ
ーンの説明図である。

この従来例の着磁手段は、第９図に示ずモータの中空円
筒状のメインのマグネット１０２にサイン波着磁を施す
場合の例である。１０９は歯車状の凸起部１０９ａに着
磁コイル＋０９ｂを巻いた着磁ヨークであり、着磁され
るマグネッｌ−１０２の内周面に配置される。１１０は
このマクネノ）・＋０２の外周に配置される鉄材などの
ヨークである。この従来例ては、着磁コイル１０９ｂに
より周面方向に比較的幅の狭い凸起部１０９ａに交互に
逆極性の磁界を発生させ、その磁界の位置的な強弱によ
りサイン波着磁を施している。第１２図において（ａ）
は展開したマグネッｌ−１０２の内周面の着磁パターン
を示し、（ｂ）はその着磁パターンの磁界強度を示した
ムのである。この従来例の着磁パターンは、磁極１０２
ａの中心部１０２ｂで磁界強度が強く、隣接磁極に対す
るエツジ部１０２ｃに近づくにつれて弱くなるように着
磁されることでサイン波着磁とされるものであった。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、」二足従来の技術におけるモータのマグ
ネットのサイン波着磁パターンでは、磁極の中心部１０
２ｂでは飽和着磁となるがエツジ部１０２ｃては非飽和
着磁となるため、次のような問題点かあり、改善が求め
られていた。

（１）エツジ部１０２ｃが非飽和着磁であるため、低温
減磁（マグネット材料かストロンチュームーフエライト
等の場合）や高温減磁（マグネット材料がザマリューム
・コバルト等の場合）か起ること。

（２）マグネット材料のｉ　Ｈｃ　（保持力）特性や製
造時の条件（電圧等）等がバラつくと、正確なサイン波
着磁とならなかったり、着磁が十分行えなかったりする
こと。

本発明は、」二足問題点を解決するために創案されたも
ので、低温減磁や高温減磁の発生がなく、またマグネッ
トの材料や製造等のバラツキの影響を受けることなく、
安定して正確なトルクリップルを小さくするためのサイ
ン波着磁を得ることができるモータのマグネットの着磁
パターンを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明のモータのマグネッ
トの着磁パターンの構成は、 着磁された磁極を有しこの着磁の一部がコイルの駆動電
流を作成するための感磁性素子で検出されてそのコイル
の駆動電流によって回転されるマクネソ）・の着磁パタ
ーンであって、 前記感磁性素子に対するまたはその感磁性素子と前記コ
イルに対する前記磁極の着磁幅を該磁極の中心で最大と
し、 その磁極の隣接磁極に対するエツジ部に近いほど該磁極
の着磁幅を減少させるかまたは逆極性着磁部を増加させ
ることを特徴とする。

１作用］ 低温減磁や高温減磁等の問題は非飽和着磁に起因してい
る。そこで、本発明は、マグネットの磁極の着磁幅を変
化させ即ち着磁面積を増／減させることによって、ある
いは逆極性着磁部分を減／増させることによって、コイ
ルの駆動電流を作成するための感磁性素子またはこの感
磁性素子とコイルが受ける磁束をサイン波または概ねサ
イン波とするサイン波着磁を行うことにより、上記非飽
和着磁を用いる必要のないサイン波着磁を可能にする。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１実施例を示ずモー
タのマグネットの着磁パターンの構成図である。（ａ）
は第９図と同様のモータで使用する中空円筒状のマグネ
ット１の着磁パターンを示し、（ｂ）はこの着磁パター
ンから受けるコイル２の鎖交磁束［Ｍｘ（マクスウェル
）］またはコイル２の駆動電流を作成するための感磁性
素子であるポール素子３の出力［ｍＶ］の波形図である
。

（ａ）の着磁パターンは、中空円筒状のマグネットｌを
展開したときの内周面のサイン波の着磁状態を示してお
り、着磁による磁極４が交互に反対極性に形成されて成
る。磁極４の上下幅の大半部分４ａはコイル２に面して
対向し、その小幅部分４ｂはポール素子３に対向する。

本実施例では、磁極４のそれぞれの部分４．ａ、４．ｂ
において、磁極４の中央部Ｃて上下方向の着磁部４ｃの
着磁幅を最大とし、隣接磁極との境界であるエノン部り
に行くに従って曲線状に着磁幅を減少させることで、（
ｂ）に示すようにコイル３およびホール素子３が受ける
磁束をサイン波または概ねサイン波とする。−１−記着
磁部４ｃは飽和着磁とされ、それ以外の部分４ｄ、４．
ｅは無着磁部であっても弱着磁部となっていても良い。

第２図（ａ）、（ｂ）は第１実施例のサイン波着磁を行
うための着磁ヨークの構成図であり、（ａ）はその側面
図、（ｂ）は上面図を示している。５は１２極構成の着
磁ヨークを示し、中空円筒状マグネノｂの内周面に配置
され、凸起形状の磁極５ａに巻かれた巻線６に電流を流
して磁界を発生させ、そのマグネットの着磁を行う。磁
極５ａは、その対向面か第１図に示すマクネノｌ−１の
着磁パターンの着磁部４ｃの形状になるような凸起形状
に形成され、隣り合う磁極５ａに交互に反対極性の磁界
か発生ずるように巻線６が巻回されて成る。

以上のようにして着磁された第１実施例の着磁パターン
では、上下方向の着磁幅の増／減即ち面積的な変化でサ
イン波着磁とする。従って、磁極の着磁部４ｃを飽和着
磁にすることができるため、マグネットｌに材料の特性
上および製造−１，のハラツギがあってもサイン波磁束
を精度良く発生することができる。また、飽和着磁であ
れば、低温減磁（マグネットＲＩＩがス）・ロンヂコー
ムーフエライト等の場合）や高温減磁（マグネット材料
がザマリコーム・コバルト等の場合）の発生がないのて
、この第１実施例によるサイン波着磁パターンは極めて
安定している。

第３図は本発明の第２実施例を示すモータのマグネット
の着磁パターンの構成図である。本実施例も第１実施例
と同じく第９図と同様のモータで使用する中空円筒状の
マグネソ）・１の着磁パターンを示している。本実施例
は、第１実施例にお（」ろコイル２側に対する磁極４の
無着磁部４ｄの面積を減じて同じ位相の部分に逆極性着
磁部４ｆを設置−またもので、同様にコイル２が受ｊ′
、ｌる磁極４′の磁束をサイン波とすることができる。

第４図（ａ、）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第３実施例
を示オモータのマグネットの着磁パターンの構成図であ
る。本実施例は、第８図の二相両方向通電モータで使用
する偏平４極のマグネット＋１の着磁パターン例を示し
ている。（ａ）はマグネットＩＩに対するコイル＋２Ａ
、Ｉ２Ａ’　　　＋２＋１．Ｉ２ｎ′とホール素子＋３
ａ、１３ｂ（以下代表して記すときは１３とずろ）の配
置を示ず。

コイルＩ　２Ａ、　　Ｉ　２＋１（］　２Ａ′、　　Ｉ
　２ｎ’　）は電気角て９０°１゛れて配置され、それ
ぞれマグネット１１の全幅から鎖交磁束を受ける。ポー
ル素子１３はマグネット１１の端面の内周側に配置され
る。（ｂ）、（ｃ）は」二足マグネット１１の着磁パタ
ーンの一例を示しており、（ｂ）の実施例は、第１実施
例と同様の手法を用いて、磁極の中央部Ｃ′で径方向の
着磁幅を最大とし、隣接磁極との境界のエツジ部Ｄ′に
近づいて行くに従って曲線状に着磁幅を減少させること
でサイン波着磁パターンを得るものである。」−記によ
り着磁されるマグネソトの着磁部１４　ｃ以外の部分は
無着磁部Ｉ４ｄとする。この無着磁部１４ｄは弱着磁状
態となっても良い。（ｃ）の実施例は、第２実施例と同
様の手法を用いてサイン波着磁パターンを得るもので、
上記（ｂ）の実施例における無着磁部１４ｄの面積を減
じて同じ位相の部分に逆極性着磁部１４　ｆを設けたも
のである。

第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の第４
実施例を示ずモータのマグネットの着磁パターンの説明
図である。本実施例は、モータを小型化するために、ト
ルクリップルは多少大きくてもトルクを大きくしたい場
合の例であり、第９図のモータで使用する中空円筒状の
マグネットの場合を例にする。（ａ）は２相のコイルの
鎖交磁束Φ６．Φ８の時間的変化を示し、（ｂ）は各相
のコイルの駆動電流ＩＡ、ＩＢの時間的変化を、（ｃ）
はこのモータの発生トルクＴの時間的変化を、（ｄ）は
マクネッＩ−１を展開したときのコイル２とホール素子
３に対向する着磁パターンを示している。

ホール素子３はマグネット１の下端に配置され、ごこて
検出した着磁パターンの磁界を電圧に変換し、さらにこ
石を増幅してコイル２の駆動電流ｌＡ、Ｉ１１を得る。

本実施例ではコイル２が磁束を受ニー」ろ着磁部分（大
半部分）４ａは甲純な飽和着磁とし、ホール素子３が磁
界を受ける着磁部分（小幅部分）・１ｂは第１実施例と
同様にしてサイン波着磁とすれば、（ａ）、（ｂ）、（
ｃ）のクランに示−４−３］、−′）に、鎖交磁束Φい
、Φ１、が台形波となることによりｌ・ルクが比較的大
きく、電流の急峻な立ち上がりと立ち下かりかないこと
により比較的トルクリップルの小さいモータを得ること
ができろ。

以」二の第４実施例の効果を従来例の台形波着磁のマグ
ネットを用いたモータの場合と比較してみる。第６図（
ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はその従来例の
モータの場合の説明図である。従来に４３いて、モータ
を小型化するためにトルクの大きいモータどしたい場合
、（ｄ）に示ず着磁ヨーク１０９′　とヨーク＋１０を
用いてマグネット１０２′に台形波着磁を行っていた。

この着磁ヨーク１０９′は第１１図の従来例の着磁ヨー
ク１０９の凸起部の周面方向の幅を着磁パターンのエツ
ジ部近くまで広げたもので、（ｅ）に示すように着磁さ
れ、コイルＡ　（Ａ′　、Ｔ３．Ｂ′　）の鎖交磁束Φ
４．Φ８は（ａ）に示すように台形波となり、同様にホ
ール素子１０６の受（′Ｊる磁束も台形波となるので、
そのホール素子１０６の検出信号から作成されるコイル
の駆動電流ＩＡ、１．も台形波となる。このため、トル
クＴは鎖交磁束Φ４と駆動電流で発生ずる１゛９と鎖交
磁束Φ８と駆動電流Ｉｌｌて発生ずるＴ８の和であるか
ら、（ｃ）に示すように大きくできる。ところが、この
モータではトルクは大きくなるが、電流が台形波である
ため急峻に変化し、そのため（ｃ）に示されるようにト
ルクリップルが大きくなって高い周波数で振動が発生ず
る。このような従来のモータをＶＴＲ（ビデオテープレ
コーダ）のドラムモータとして用いると、第７図に示す
ように電流の立ち上がりの傾斜が大きくなるほどジッタ
ーを悪化させ、大きな問題となっていたが、第４実施例
によれば、この駆動電流の傾斜を小さくてきるのでジッ
ターを改善することかできる。

なお、本発明はその主旨に沿って種々に応用され、種々
の実施態様を取り得るものである。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明のモータのマグネ
ットの着磁パターンによれば、トルクリップルを小さく
するためのサイン波着磁を得る場合に、以下のような効
果が得られる。

（１）非飽和着磁部をなくすことによって、低温減磁や
高温減磁のないサイン波着磁にすることができる。

（２）マグネットの保持力特性のバラツギや製造バラツ
ギがあっても安定して正確なサイン波着磁が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１実施例を示オ着磁
パターンの構成図、第２図（ａ）、（ｂ）は第１実施例
に示す着磁を行うための着磁ヨークの構成図、第３図は
本発明の第２実施例の着磁パターンの構成図、第４図（
ａ）、（ｂ）、（ｃ）（」本発明の第３実施例を示ず着
磁パターンの構成図、第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）は本発明の第４実施例を示ず着磁パターンの説明
図、第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は
従来例のモータの台形波着磁パターンの説明図、第７図
は従来例のモータを適用したＶＴＲのノツターと駆動電
流の関係図、第８図（ａ）、（ｂ）は従来例の二相両方
向通電モータの構成図、第９図は他の従来例のモータの
構成を示す断面図、第１０図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）サ
イン波着磁の作用説明図、第１１図は従来例のサイン波
着磁手段の説明図、第１２図（ａ）、（ｂ）は従来のサ
イン波着磁パターンの説明図である。 １　マグネット、２・・コイル、３・ホール素子、４　
磁極、４ｃ−着磁部、４ｄ、４ｅ−無着磁部、Ｃ中央部
、Ｄ　エツジ部。 ジ゛ツタ−［ｄＢＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）着磁された磁極を有しこの着磁の一部がコイルの
   駆動電流を作成するための感磁性素子で検出されてその
   コイルの駆動電流によって回転されるマグネットの着磁
   パターンであって、 前記感磁性素子に対するまたはその感磁性素子と前記コ
   イルに対する前記磁極の着磁幅を該磁極の中心で最大と
   し、 その磁極の隣接磁極に対するエッジ部に近いほど該磁極
   の着磁幅を減少させるかまたは逆極性着磁部を増加させ
   ることを特徴とするモータのマグネットの着磁パターン
   。