JPH0744816B2 - ブラシレスモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ブラシレスモータに関するものであり、特
に、ブラシレスモータのロータの回転を検知する素子の
配置構造に関するものである。

（従来の技術） コンピュータ等のバックアップ用記憶装置のスピンドル
駆動用モータとしてDCブラシレスモータが用いられる。
かかる用途のDCブラシレスモータは高速回転が要求され
ると共に、スタート、ストップを繰り返すために即起動
性、即停止性が要求される。また、記憶装置の薄型化か
らくるモータの薄型化の要求もあり、低慣性型のインナ
ーロータ型偏平DCブラシレスモータについて検討されて
いる。さらに、記憶装置のスピンドル駆動用モータに
は、回転速度制御のために、例えば、１回転当たり数パ
ルスのタコジェネレータ付が要求される。

これらの要求を満たすべく第13図乃至第16図に示されて
いるような構造のブラシレスモータが提案されている。
但し、これらのブラシレスモータは未だ公知ではない。

まず、第13図乃至第15図に示されているブラシスモータ
について説明する。このモータは、ステータのスロット
数が12、ロータの磁極数が８極になっている。第13図乃
至第15図において、カップ状のケース11の開放端部には
取付板12が固定されており、ケース11と取付板12とによ
って軸受14、15を介し軸13が回転自在に保持されてい
る。取付板12側から突出した軸13の端部にはキャプスタ
ン16が取りつけられている。ケース11の内周側にはステ
ータコア17が固定されている。ステータコア17は複数の
磁極17aを有し、これら各磁極17aにはコイル18が巻回さ
れている。上記軸13には、外周にロータマグネット20が
固着されたマグネットホルダ19が固着されており、ロー
タマグネット20がホルダ19と共にステータコア17の内周
側で自由に回転しうるようになっている。ケース11の内
底部には、ホールIC23が接続された回路基板22が取りつ
けられている。ホールIC23はロータマグネット20の下端
面と対向している。マグネットホルダ19の下端面にはタ
コジェネレータ用マグネット21が固着されており、この
マグネット21は回路基板22に上にプリントされた発電コ
イルパターンと対向している。回路基板22の一部はケー
ス11に形成された孔11aから外方に突出し、この回路基
板22の突出部にリード線24が接続されている。

上記ブラシレスモータには、次のような問題点がある。

（１）駆動用のマグネットとタコジェネレータ用のマグ
ネットとが別々に存在し、これを一体に組み立てるた
め、ロータが高価になる。

（２）駆動用マグネットの端面から出る磁束が少なく、
この少ない磁束を拾ってホールICを動作させるようにな
っているため、ホールICの出力波形の切れが悪く、効率
が悪い。

（３）ホールICと駆動用マグネットとのギャップ調整及
びタコジェネレータ用マグネットと回路基板とのギャッ
プ調整が必要であり、両方を調整することは難しい。

（４）ステータからの漏れ磁束のためホールICが誤動作
することがある。

（５）ステータコアとホールICとを目視又は治具合わせ
により位置決めしなければならない。

（６）ケース側部に回路基板の出口となる長孔を形成す
る必要があるが、回路基板はケースの内底部に接着によ
って固定されるため密着させる必要があり、そのため、
ケースの長孔はケース底面から突出部がないように形成
する必要があり、加工が面倒である（第15図参照）。

（７）回路基板の面積が大きくなり、コスト上昇の原因
となる。

（８）ケースと取付板はかしめ方式であり、モータを各
種機器に取りつける際にかしめ部分の突出部を逃がす必
要があり、多くの取付スペースを要する。

このような多くの問題点を少しでも解消すべく第16図に
示されているようなブラシレスモータが提案されてい
る。第16図のブラシレスモータが前記ブラシレスモータ
と異なる第１の点は、駆動用マグネットとタコジェネレ
ータ用マグネットとをプラスチックマグネットで一体成
形し、これをロータマグネット25としたことである。こ
れにより前述の問題点（１）を解消した。また、前記問
題点（６）（７）を解消するために、回路基板26を取付
板12側に固定し、リード線を回路基板26と取付板12を通
してモータの内部に半田付けした。このため、リード線
用の孔はプレスによって形成することができるし、回路
基板を小さくすることができ、また、リード線の固定を
モータ内部で処理できるため、モータの取付スペースを
より小さくすることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、第16図のブラシレスモータでも、前記問題点
（２）乃至（５）は未解決である。しかも第16図のブラ
シレスモータでは、前記欠点（５）の解消は一層困難に
なった。即ち、ステータコアをケースに固定したのち、
回路基板を有する取付板をケースに嵌め合わせるため、
ホールICとステータコアの位置関係は、ステータコアを
ケースに固定するときに決まってしまうからである。

また、ステータのコイルのリード線は、取付板をケース
に嵌め合わせる前に回路基板に半田付けされているた
め、取付板をケースに嵌め合わせるときにリード線がた
るみ、リード線がロータに触れたり、ケースと取付板と
の間にリード線を挟み込んでしまうおそれがある。

本発明は、以上述べたような問題点を解消すべくなされ
たもので、ロータの外周面と対向して回転検知素子を配
置できるようにしてロータのコミュテイション信号が確
実に得られるようにし、また、ホールICの取付スペース
が容易に得られるようにして薄型化及び軽量化が可能な
ブラシレスモータを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るブラシレスモータは、同一形状の複数の磁
極のうちの一部の磁極が取り除かれ、残りの磁極には、
取り除かれた磁極があたかも存在するかのような順で各
相のコイルが巻回されたステータと、取り除かれた磁極
空間に設けられたロータの回転を検知する素子とを具備
することを特徴とする。

（作用） ステータは複数の同一形状をした磁極のうちの一部が取
り除かれ、残りの磁極には、取り除かれた磁極があたか
も存在するかのような順で各相のコイルが巻回されてい
るため、各相のコイルに所定の順に通電することにより
モータは回転駆動される。ロータの回転を検知する素子
は、取り除かれた磁極空間に設けられるため、上記素子
はロータの外周面と対向することになり、回転信号を確
実に検知することができる。

（実施例） 以下、本発明に係るブラシレスモータの実施例を第１図
乃至第12図を参照しながら説明する。

第１図乃至第５図において、カップ状のケース31の開放
端部には取付板32が固定されており、ケース31と取付板
32とによって軸受34、35を介し軸33が回転自在に支持さ
れている。取付板32から突出した軸33の端部にはキャプ
スタン36が取りつけられている。ケース31の内周面側に
はステータコア37が固定されている。ステータコア37
は、第１図に示されているように、リング状の基部から
内方に同一形状の複数の磁極37aを突出させてなり、12
極の磁極のうちの３極を所定の順で取り除いた形に形成
されている。ステータコア37は、そのリング状基部の第
２図において上端面を、第４図に詳細に示されているよ
うなケース31に形成された内方への打ち出し部31aで押
さえることにより軸33方向の位置決めがなされている。
第１図において、はそれぞれ１相、２相、３相の
コイル38を巻回すべき磁極を示している。ステータコア
37の残りの各磁極37aにはコイル38が巻回されるが、各
コイル38の相の順番は、取り除かれた磁極があたかも存
在するかのような順番になっている。

ステータコア37の取り除かれた磁極空間には、ロータの
回転を検知する素子としてのホールIC43がホールICホル
ダ45を介して設けられている。ホルダ45は、第３図に示
されているように、一対の弾性叉状部45a、45aを有し、
これら叉状部45a、45a間にホールIC43を位置決めして保
持すると共に、ステータコア37の取り除かれた磁極の両
側に隣接する磁極37a、37a間に上記叉状部45a、45aの外
側面を差し込むことによって取りつけられ、これにより
ホールIC43が位置決めして取りつけられている。

前記軸33にはロータマグネット40が一体に取付られてい
る。ロータマグネット40は、例えばプラスチックマグネ
ットにより駆動用マグネットとタコジェネレータ用マグ
ネットが一体に成形されてなり、ロータマグネット部の
外周面はステータコア37の各磁極37a及び各ホールIC43
に対向している。

前記取付板32の内側には回路基板42が固定されている。
回路基板42には周波数発電機用のコイルがプリントされ
ており、上記タコジェネレータ用のマグネットは、上記
回路基板42の周波数発電機用のコイル部分に対向してい
る。回路基板42にはまた、前記ホールIC43のリード線43
aが接続されている。回路基板42から外部へのリード線4
4は回路基板42と取付板32に形成された孔を通じて引き
出されている。

このようなブラシレスモータは、次のような順序で組み
立てられる。まず、回路基板42を取付板32に接着する。
このとき取付板32に対する回路基板42の位置決めのため
に、中心孔Ｂと偏心位置の孔Ａ（第５図参照）を用い
る。次に、ホールICホルダ45を位置決めするために、回
路基板42の孔C1とC2、C3とC4、C5とC6に各ホルダ45の足
を嵌め合わせる。各ホルダ45にホールIC43を嵌め合わせ
て位置決めする。各ホールIC43のリード線43aを回路基
板42の所定位置に半田付けしてホールIC43を回路基板42
に接続する。ステータの各コイル38のリード線を回路基
板42に半田付けする。次に、ステータコア37をホールIC
ホルダ45に合わせて取りつける。コア37はホルダ45によ
って位置決めされる。各リード線がロータ等に接触しな
いようにリード線のたるみを直す。次に、ロータを挿入
したあとケース31を被せ、ねじ止めによりケース31を取
付板32に固定して組立を完了する。

上記実施例に係るブラシレスモータによれば、ステータ
コアの複数の磁極のうち一部の磁極が取り除かれ、取り
除かれた磁極空間にホールICを設けてこれをロータマグ
ネットの外周面に対向させて配置したため、ホールICの
出力波形が良好で効率がよく、ステータからの漏れ磁束
もないからホールICが誤動作することもない。

また、ホールICはホールICホルダで位置決めされ、ステ
ータコアはホールICホルダで位置決めされるため、ホー
ルICとロータマグネットとのギャップ調整及びタコジェ
ネレータ用マグネットと回路基板とのギャップ調整が不
要となり、かつ、ケースにステータコアを固定すること
なく、ステータコアをホールICホルダに固定してからリ
ード線のたるみを直したあとでケースを被せることがで
きる。

また、ステータコアの磁極の取り除き空間は、ここにホ
ールICを取りつけても空間的余裕があるから、この余裕
空間にケースと取付板とを固定するためのねじを貫通さ
せることが可能であり、かしめによってケースと取付板
とを固定するものと異なり、モータを各種機器に取りつ
ける場合に余分な逃げの空間を形成する必要がない。

さらに、ケース側面に形成された内向きの打ち出し部31
aとホールICホルダ45とによってステータコア37がスラ
スト方向に挟み込まれ、ケースと取付板がねじで締め付
けられることによりステータコアが位置決め固定される
わけであるが、ホールICホルダ45が樹脂で作られる場合
は、長年のクリープや温度等によって変形や緩み等が発
生するおそれがある。そこで、上記ケースに形成された
打ち出し部31aに、第４図に示されているように隙間を
形成し、ケースと取付板のねじ止め後に上記隙間から接
着剤を流し込んでケースとステータコアとを堅固に固定
することが望ましい。接着剤の塗布後は打ち出し部31a
の隙間を塞ぐ。

次に、本発明に適用可能な各種変形例について説明す
る。

第６図はステータコアの別の例を示すもので、ステータ
コア50は、同一形状をした複数の磁極50aのうちの一部
の磁極が取り除かれており、取り除かれた磁極空間に隣
接する磁極50aの側面には凹部50bが形成されている。こ
の凹部50bは、第７図に示されているようにホールICホ
ルダ52を位置決め固定するためのものであり、ホールIC
ホルダ52にはホールIC53が固定されている。ステータコ
ア50の残りの磁極50aには、で示されているよう
に、取り除かれた磁極があたかも存在するかのような順
で各相のコイルが巻回される。

第８図はステータコアのさらに別の例を示すもので、ス
テータコア54の各磁極54aにコイルを整列巻に巻回し易
いように、磁極54aと磁極54aとの間のスロットの各角隅
部が円弧で形成されるのではなく、90度の角度で角状に
形成されている。ステータコア54の磁極の一部は取り除
かれ、取り除かれた磁極空間に隣接する磁極54aの側面
にはホールICホルダを位置決め固定するための凹部54b
が形成されている。また、ステータコア54には、上記取
り除かれた磁極空間においてケースと取付板とを固定す
るためのねじの保持孔54cが一体に形成されている。こ
のねじの保持孔54cに代えて符号54dで示されているよう
な凹状のねじ保持部を形成してもよい。ねじ保持部54d
を180°以上の円弧を描くように形成し、又は上記保持
孔54cのように形成すれば、ケースと取付板とを固定す
るねじを通したとき、このねじがロータ側に磁力で引っ
張られても傾くことを防止することができるから、ケー
スと取付板との固定が容易になる。

ステータコアの複数の磁極のうちの一部の磁極を取り除
いた形態には、以上述べた実施例のもののほか、第９図
乃至第12図に示されているような各種の例が考えられ
る。

第９図及び第10図の例は、３相構成の12極の磁極から３
極を取り除いたステータコア56、58の例を示すもので、
何れも残りの磁極に巻回されるコイルの相のバランスが
崩れないように磁極が取り除かれている。取り除かれた
磁極空間にはロータの回転検知素子としてのホールIC5
7、59がそれぞれ配置される。

第11図の例は、３相構成の15極の磁極から３極を取り除
いたステータコア60の例を示す。取り除かれた磁極空間
にはホールIC61が配置される。この場合も、残りの磁極
空間に巻回されるコイルの相のバランスが崩れないよう
にして磁極が取り除かれている。

そのほか本発明は３相構成の９極の磁極を有するステー
タコア付モータにも適用可能であり、９極の磁極のうち
の一部の磁極を取り除く形態は、コイルの各相間のバラ
ンスを崩さない範囲で適宜設定してよい。

本発明は４相のモータにも適用可能である。第12図はそ
の場合のステータコアの例を概略的に示すものであり、
複数の磁極のうち鎖線が取り除かれた磁極、実線が残り
の磁極である。はそれぞれ１相、２相、３相、
４相のコイルが巻回されるべき磁極を示す。ロータの回
転を検知する素子は、取り除かれた磁極空間のうちの一
つの磁極空間に配置すれば足りる。

タコジェネレータのないもの又はタコジェネレータ用基
板とホールIC用基板とを分ける場合は、第６図の例のよ
うにステータコアにホルダの位置決め用の凹部を設ける
か、又は、ステータコアとコイルとの絶縁部材をステー
タコアに被せ、上記絶縁部材に第６図のような凹部を設
けてこの凹部にホルダを嵌め合わせ、このホルダにホー
ルICを位置決め固定し、その後ホールICのリード線を基
板に半田付けするか（第７図参照）、又は上記ホルダに
基板を位置決めし、基板にホールICを位置決めする等の
方法が考えられる。

回転検知素子を取りつけるためのホルダは本発明に必須
のものではなく、これを省略することも可能である。ホ
ルダを用いない場合のステータコアと回転検知素子の相
対的な位置決めは、例えば、まず、ケースに対し回転検
知素子付の回路基板をねじ孔を基準にして固定し、次
に、第８図に符号54c、54dで示されているようなねじ保
持部付のステータコアの上記ねじ保持部を基準に上記ケ
ースを位置合わせすることよって行うことができる。

（発明の効果） 本発明によれば、ステータコアの複数の同一形状をした
磁極のうちの一部の磁極を取り除き、この取り除いた磁
極空間に、ロータの回転を検知する素子を配置するよう
にしたため、同素子はロータの外周面と対向して配置す
ることが可能となり、ロータのコミュテーション信号が
確実に得られるようになった。また、ホールICの配設空
間を容易に確保できるため、モータの性能を落とすこと
なくモータの薄型化を図ることが可能であり、しかも、
一部の磁極を取り除くことによって軽量化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るブラシレスモータの一実施例の要
部を示す平面図、第２図は同上実施例の縦断面図、第３
図は上記実施例中の回転検知素子の部分の正面図、第４
図は上記実施例中のケースの一部を示す横断面図、第５
図は上記実施例中の回路基板の平面図、第６図は本発明
に用いることができるステータコアの別の例を示す平面
図、第７図は同上ステータコアと共に用いられる回転検
知素子の取付構造の例を示す正面図、第８図は本発明に
用いることができるステータコアのさらに別の例を示す
平面図、第９図乃至第11図は本発明に用いることができ
るステータコアの各種の例を示す平面図、第12図は本発
明に用いることができるステータコアのさらに別の例を
概略的に示す平面図、第13図は従来考えられているブラ
シレスモータの例を示す一部破截平面図、第14図は同上
ブラシレスモータの縦断面図、第15図は上記ブラシレス
モータのケースの一部を示す縦断面図、第16図は従来考
えられているブラシレスモータの別の例を示す縦断面図
である。 37……ステータコア、37a……磁極、38……コイル、43
……回転検知素子としてのホールIC、50、54、56、58、
60……ステータコア、50a、54a……磁極、53、57、59、
61……回転検知素子としてのホールIC。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一形状の複数の磁極のうちの一部の磁極
   が取り除かれ、残りの磁極には、取り除かれた磁極があ
   たかも存在するかのような順で各相のコイルが巻回され
   たステータと、取り除かれた磁極空間に設けられたロー
   タの回転を検知する素子とを具備することを特徴とする
   ブラシレスモータ。