JPH08126287A - スリット付マグネットを有するブラシレスモータ及びマグネット着磁方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータマグネット磁極の境目の磁界強度の低
下を防止し、モータのトルク特性の向上を図ると共に、
回転制御効率の向上と、加工コストの低減および組立性
の向上が図れるスリット付マグネットを有するブラシレ
スモータ及びマグネットの着磁方法を提供する。 【構成】 ロータマグネット２の磁極の境目毎に円周を
分割する複数個のスリット２５を設ける。また、ロータ
マグネットのＦＧマグネット３の磁極の境目毎に段付部
２６を形成し、ホール素子の検出信号を正弦曲線から変
形させ回転制御効率を向上させる。更に、ステータ１８
の最下層のステータコアに折り曲げ片３０，３１を設
け、これ等を回路基板２１と係合せしめステータ１８の
高さおよび回転方向の位置決めを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機などのＯＡ機器
用駆動モータや磁気テープなどのテープドライブ用モー
タ等に好適なブラシレスモータに係り、特に磁界強度の
高いスリット式マグネットを有するブラシレスモータ及
びその着磁方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に従来一般に使用されているブラシ
レスモータ１ａの主要構造を示す。ブラケット９ａのほ
ぼ中心部に一体的に突出形成されるベアリングホルダ１
０ａの内面には軸受１１ａ，１２ａの外輪が嵌着され
る。また、軸受１１ａ，１２ａの内輪にはシャフト１３
ａが嵌着される。なお、シャフト１３ａは止め輪１４ａ
により位置決め固定される。シャフト１３ａの図の上方
側にはスペーサ１７ａを介してロータ１５ａのロータホ
ルダ１６ａが固着される。ロータホルダ１６ａの内面に
はロータマグネット２ａが嵌着される。一方、ベアリン
グホルダ１０ａの外周にはステータ１８ａが装着され、
ピン２３ａ等によりステータ１８ａはベアリングホルダ
１０ａの所定位置に固定される。また、図示のように、
ステータ１８ａの最下層はベアリングホルダ１０ａの段
付部３３に当接し上下方向に位置決めされる。また、ス
テータ１８ａのステータコア１９ａにはステータコイル
２０ａが巻回される。ロータマグネット１２ａの図の下
端側にはＦＧマグネット３ａが形成される。一方、回路
基板２１ａはブラケット９ａにビス２２ａ等により固定
され、その上面側のＦＧマグネット３ａと相対向する位
置には位置検出用のホール素子４ａが設けられる。な
お、図に明示されていないが、回路基板２１ａのＦＧマ
グネット３ａと相対向する位置には速度検出用のＦＧパ
ターンが設けられる。以上の構造によりステータコイル
２０ａに電流を流すことによりステータ１８ａとロータ
マグネット２ａの磁力作用によりロータ１５ａがシャフ
ト１３ａと共に回転しモータとして機能する。

【０００３】図８は図７に示したロータマグネット２ａ
の着磁方法を示すものである。コイル７ａを巻回するス
テータ形状の着磁ヨーク５ａは適宜間隔８を介してリン
グ状の磁性ヨーク６ａにより囲まれる。着磁を必要とす
るロータマグネット２ａは間隙８内に挿入され着磁ヨー
ク５ａと磁性ヨーク６ａ間に挾まれて配置される。コイ
ル７ａに大電流を流すことにより着磁ヨーク５ａと磁性
ヨーク６ａ間に強力な磁界が発生しロータマグネット２
ａは着磁される。この場合、各磁極の中心部では、矢視
Ａのように磁束が鎖交し、効率の良い着磁が行われる。
しかし、コイル７ａの巻回されている各磁極の境目では
矢視Ｂのように磁力線がなまり、周方向の磁界成分が入
り込み着磁が弱くなる。

【０００４】一方、ブラシレスモータに関する公知技術
としては、例えば、特公平２−５７３２３号公報に示す
ものや、特公昭６３−３８９４８号公報に示すもの等の
各種のものがある。前者の「環状樹脂磁石」は前記した
従来技術のロータマグネットに相当する樹脂マグネット
のプリント基板（前記の回路基板２１ａと同じ）側に、
第１のマグネット部と第２のマグネット部を分離して設
けたものであり、その段付状の構造が後に説明する本発
明のロータマグネットのＦＧマグネットの形状と近似し
ている。また、後者は基板上のＦＧパターンおよびポー
ルセンサに対するＦＧマグネットとモータ駆動用マグネ
ットをＬ字形状に一体構造に形成し、それぞれにｎ極お
よびｍ極の磁極列を設けて着磁する点に特徴を有するも
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、図７
で示した従来のブラシレスモータ１ａの場合にはロータ
マグネット２ａの着磁強度が部分的に弱い部分が生じ、
均一な着磁強度を得ることが出来ないためロータ回転時
の特性，特にトルク特性が低下する問題点がある。ま
た、ロータマグネット２ａの回路基板２１ａ側に形成さ
れるＦＧマグネット３ａとホール素子４ａ間の間隙が均
一であり、ホール素子４ａによる検出信号は図６の点線
で示す曲線Ｃのようにほぼ正弦波形状のものになり、ホ
ール素子４ａの部品精度のバラツキや温度変化によるバ
ラツキ等により磁極の境目が不明確となる問題点があっ
た。また、前記したようにステータ１８ａはロータマグ
ネット２ａや回路基板２１ａに対し、高さ方向および回
転方向の位置決めが必要である。そのため、図７に示す
ようにベアリングホルダ１０ａに段付部３３を設けてス
テータ１８ａの高さ位置を決めると共に回転方向の位置
決めを行う必要になり、ブラケット９ａの加工コストが
高くなると共にモータの組立コストが高くなる問題点が
あった。

【０００６】一方、前記の公知技術の特公昭６３−３８
９４８号公報や特公平２−５７３２３号公報に示すブラ
シレスモータはそれぞれ特徴を有するものであるが、本
発明のロータマグネットのスリット形状については何等
開示するものではなく、かつＦＧマグネットの形状やス
テータの構造についても本発明に関連するものが開示さ
れていない。

【０００７】本発明は、以上の事情に鑑みて創案された
ものであり、ロータマグネットの全体の磁界強度を高め
ロータ回転時の特性，特にトルク特性の低下を防止する
と共に、ホール素子による磁極の境目の検出精度を向上
し、かつ加工費の低減および組立性の向上の図れるスリ
ット付マグネットを有するブラシレスモータ及びマグネ
ットの着磁方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、ブラケットに固持されるステータと、
前記ブラケットに枢支され回路基板と相対向する位置に
周波数発生機用マグネット（ＦＧマグネットという）を
形成するロータマグネットを保持するロータと、その表
面上にＦＧマグネットと係合するＦＧパターンおよびホ
ール素子を有する前記回路基板等を備えるブラシレスモ
ータであって、前記ロータマグネットが、磁極の境目毎
に円周を分割する適宜深さのスリットを形成するスリッ
ト付マグネットを有するブラシレスモータを構成するも
のである。また、ステータ形状の着磁ヨークと、該ヨー
クを囲むリング状の磁性ヨークとの間に磁極の境目毎に
円周を分割するスリットを有するロータマグネットを介
在させ、前記着磁ヨークと磁性ヨーク間に生じる磁力線
により前記ロータマグネットを着磁するマグネットの着
磁方法であって、前記スリットと相対向する前記磁性ヨ
ークの部位に切欠きを設けるスリット付マグネットの着
磁方法を特徴とするものである。更に、前記ＦＧマグネ
ットの前記ホール素子と相対向する端面に磁極の境目毎
に形成される段付部を設け、前記ステータの最大層のス
テータラミネーションには前記回路基板の表面に当接及
び／又は回路基板の所定孔に嵌合する折り曲げ片を形成
することを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】ロータマグネットにその磁極の境目毎にスリッ
トを設けることにより磁極の境目に作用する磁界が半径
方向に進み、従来技術のような磁力線のなまりが低減す
る。そのため、磁極の境目における磁界強度が高まり、
ロータマグネット全体の磁界強度が向上する。更に、磁
性ヨークに切欠きを設けることにより更に磁界が半径方
向に向き、磁界強度をより向上することが出来る。一
方、ロータマグネットのＦＧマグネットの部位を例えば
鋸刃状にして磁極の境目毎に段付部を設けることにより
正弦波形がくずれ、磁極の境目の検出精度が向上する。
また、ステータの最下層に回路基板に係合する折り曲げ
片を一体的に形成することにより、ステータの高さおよ
び回転方向の位置決めが容易に出来、ブラケットの段付
部の加工等が不要となり加工性，組立性の向上が図れ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本実施例のブラシレスモータの全体概要構造
を示す軸断面図、図２は本実施例のロータマグネットの
着磁方法を説明するための説明用断面図、図３は本実施
例のロータマグネットの構造とその組立方法を説明する
部分軸断面図、図４は本実施例のロータマグネットの斜
視図、図５はロータマグネットのＦＧマグネットの段付
部の一実施例を示す展開図、図６は図５に示したＦＧマ
グネットによるホール素子の検出信号の変化を示す線
図、図７は従来のブラシレスモータの全体概要構造を示
す軸断面図、図８は従来のロータマグネットの着磁方法
を示す説明用断面図である。

【００１１】まず、図１により本実施例のブラシレスモ
ータ１の構造を説明する。ブラケット９のほぼ中心部に
はベアリングホルダ１０が一体的に突出形成される。ベ
アリングホルダ１０内には軸受１１，１２の外輪が嵌着
される。シャフト１３は軸受１１，１２の内輪に嵌着さ
れ止め輪１４により所定位置に固定される。シャフト１
３の上方側にはロータ１５のロータホルダ１６が嵌着さ
れる。なお、ロータホルダ１６と軸受１１間にはスペー
サ１７が介設される。ロータホルダ１６の内周にはロー
タマグネット２が嵌着される。一方、ベアリングホルダ
１０の外周にはステータ１８のステータコア１９が装着
される。ステータコア１９にはコイル２０が巻回され
る。また、ブラケット９の上面には回路基板２１がビス
２２等により固定される。なお、ステータ１８は回路基
板２１を貫通するピン２３によりブラケット９に固定さ
れる。回路基板２１上にはＦＧマグネット３と相対向す
る位置にホール素子４が設けられる。

【００１２】図４に示すように、ロータマグネット２は
下端側に鍔部２４を有する円筒体からなり、上端面から
軸線方向に沿って多数個のスリット２５が形成される。
また、ロータマグネット２の下端部のＦＧマグネット３
の一部には円周方向に沿って多数個の鋸刃状の段付部２
６が形成される。スリット２５は磁極Ｎ，Ｓの境目毎に
円周を分割して形成されるもので図３，図４に示すよう
に上端面から下端面に向いて軸線方向に沿って適宜深さ
（例えば全長の３／４乃至４／５）だけ切り込み形成さ
れる。なお、図３に示すように、ロータマグネット２は
スリット２５の形成されていない全長の１／４乃至１／
５の下部の部分の外周に圧入代を形成するものからな
り、図示のようにロータホルダ１６の開口側から挿入し
圧入代のある下部の部分でロータマグネット２をロータ
ホルダ１６に嵌着する。なお、スリット２５が形成され
ている部分は強性変形するためロータマグネット２をロ
ータホルダ１６に挿入する場合、全長の３／４乃至４／
５の範囲は軽圧力で容易に挿入することが出来る。これ
により組立性の向上が図れる。その上、ロータマグネッ
ト２を接着剤で固定する場合に比較して回転バランスが
良くなる。つまり、接着剤を用いる場合にはロータホル
ダ１５とロータマグネット２との間に空隙が生じ易くな
り、回転アンバランスが生じ易いが、本実施例のように
圧入による場合はこのようなアンバランスが解消され
る。

【００１３】次に、図２によりロータマグネット２の着
磁方法について説明する。着磁手段としては着磁ヨーク
５と、間隙８を介して着磁ヨーク５を囲繞するリング状
の磁性ヨーク６からなる。なお、ロータマグネット２は
間隙８内に挿入され着磁ヨーク５と磁性ヨーク６間に挾
まって配置される。着磁ヨークにはコイル７が巻回され
る。なお、図示のように、スリット２５は着磁ヨーク５
のコイル７の介在する部分と相対向する位置に配置され
る。一方、磁性ヨーク６のスリット２５と相対向する位
置には切欠き２７が凹設される。なお、切欠き２７は必
ずしもなくてもよいが、切欠き２７があった方が磁界を
半径方向に向ける効果が増大し、着磁強度が高くなるた
め切欠き２７を形成する方が望ましい。図２に示した状
態でコイル７に大電流を流すとスリット２５と切欠き２
７の影響により磁極の境目においても磁力線２８が矢視
Ｅのように半径方向を向く。勿論、各磁極の中心部分に
は矢視Ｆのようにほぼ半径方向に磁力線が向かう。以上
により、ロータマグネットの磁界強度を向上することが
出来る。

【００１４】図４および図５に示すように、ロータマグ
ネット２の下端面のＦＧマグネット３は回路基板２１上
に固定されたホール素子４と相対向して配置されると共
に、前記したように鋸刃状の段付部２６が形成される。
この段付部２６は磁極の境目と同一位置に形成される。
このため、ＦＧマグネット３とホール素子４との間隙が
磁極毎に周期的に変化し、図６の実線で示す曲線Ｄのよ
うに検出信号の波形が変化する。すなわち、図示のよう
に、段付部２６で急激な変化が生じ磁極の変る境目の位
置Ｐ点が明確になり、磁極の変る位置の検出が正確に出
るようになる。そのため回転制御の効率向上が図れる。

【００１５】一方、図１に示すように、本実施例ではス
テータ１８のステータコア１９の最下層のステータラミ
ネーション２９には図の下方側に向かって屈曲されたい
くつかの折り曲げ片３０と折り曲げ片３１が一体的に形
成される。折り曲げ片３０は回路基板２１の表面に折り
曲げ端を当接して配置される。それによりステータ１８
の高さ方向の位置を決めることが出来る。また、折り曲
げ片３１は回路基板２１の位置決め孔３２に嵌入され
る。これによりステータ１８の回転方向の位置決めが出
来、ステータ１８とホール素子４との相対位置、つまり
タイミング位置を簡単に決めることが出来る。

【００１６】以上の説明において、ロータマグネット２
のスリット２５の形状を図４に示すように同一幅寸法の
凹溝としたが、幅寸法は可変のもの例えばテーパ状のも
のでもよい。また、段付部２６の形状も鋸刃状のもので
なくてもよく、磁極の境目を明示するものであればよ
い。また、前記着磁手段における磁性ヨーク６の切欠き
２７の形状は図２に示すように半円状のものに限らずＶ
型や四角状のもの、梯形状のもの等任意の形状のものが
採用される。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）ロータマグネットのＦＧマグネットの部位に磁極の
境目毎にスリットを設ける構造を採用することにより磁
力線のなまりがなくなり、半径方向に磁界が形成され
る。そのため、ロータマグネットの全体としての磁界強
度を高めることが出来る。 ２）磁界強度が高まることによりロータの回転時におけ
る特性，特にトルク特性を向上することが出来る。 ３）また、ロータマグネットの着磁手段としての磁性ヨ
ークにスリットと相対向する位置に切欠きを設けること
により、磁界の方向がより半径方向に向くため、ロータ
の特性を更に改善することが出来る。 ４）ロータマグネットの下端面のＦＧマグネットの磁極
の境目毎に鋸刃状等の段付部を形成することによりホー
ル素子から出力される検出信号が正弦形状から変化し、
磁極の切り換わりを明確に検出することが出来る。この
ため、回転制御の効率の向上が図れる。 ５）ステータの最下層に折り曲げ片を設け、当該折り曲
げ片を回路基板の表面に当接し、また、回路基板の位置
決め孔に嵌入することによりベアリングホルダに特別な
加工をしなくてもステータの高さ方向の位置決めが出来
ると共に、回路基板に対するステータの回転方向の位置
決めが簡単に出来る。これにより加工コストの低減と組
立性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体概要構造を示す軸断面
図。

【図２】本実施例のロータマグネットの着磁方法を説明
するための説明用断面図。

【図３】本実施例のロータマグネットの組立方法を説明
する部分軸断面図。

【図４】本実施例のロータマグネットの斜視図。

【図５】ロータマグネットのＦＧマグネットの段付部の
一実施例を示す展開図。

【図６】図５に示したＦＧマグネットと従来技術による
ホール素子の検出信号の比較を示す線図。

【図７】従来のブラシレスモータの全体概要構造を示す
軸断面図。

【図８】従来のロータマグネットの着磁方法を説明する
説明用断面図。

【符号の説明】

１ ブラシレスモータ ２ ロータマグネット ３ ＦＧマグネット ４ ホール素子 ５ 着磁ヨーク ６ 磁性ヨーク ７ コイル ９ ブラケット １５ ロータ １８ ステータ １９ ステータコア ２１ 回路基板 ２５ スリット ２６ 段付部 ２７ 切欠き ２９ ステータラミネーション ３０、３１ 折り曲げ片 ３２ 位置決め孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラケットに固持されるステータと、前
   記ブラケットに枢支され回路基板と相対向する位置に周
   波数発生機用マグネット（ＦＧマグネットという）を形
   成するロータマグネットを保持するロータと、その表面
   上にＦＧマグネットと係合するＦＧパターンおよびホー
   ル素子を有する前記回路基板等を備えるブラシレスモー
   タであって、前記ロータマグネットが、磁極の境目毎に
   円周を分割する適宜深さのスリットを形成することを特
   徴とするスリット付マグネットを有するブラシレスモー
   タ。
2. 【請求項２】 ステータ形状の着磁ヨークと、該ヨーク
   を囲むリング状の磁性ヨークとの間に磁極の境目毎に円
   周を分割するスリットを有するロータマグネットを介在
   させ、前記着磁ヨークと磁性ヨーク間に生じる磁力線に
   より前記ロータマグネットを着磁するマグネットの着磁
   方法であって、前記スリットと相対向する前記磁性ヨー
   クの部位に切欠きを設けることを特徴とするスリット付
   マグネットの着磁方法。
3. 【請求項３】 前記ＦＧマグネットの前記ホール素子と
   相対向する端面に磁極の境目毎に形成される段付部を設
   けてなる請求項１のスリット付マグネットを有するブラ
   シレスモータ。
4. 【請求項４】 前記ステータの最下層のステータラミネ
   ーションには前記回路基板の表面に当接及び／又は回路
   基板の所定孔に嵌合する折り曲げ片を形成してなる請求
   項１のスリット付マグネットを有するブラシレスモー
   タ。