JPH0865989A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により、ロータの回転位置が検出
されるようにした、ブラシレスモータを提供すること。 【構成】 固定配置されたステータ２１と、このステー
タの一面に対向して回転可能に支持され且つ円周方向に
沿ってＮ極及びＳ極が交互に並ぶように多極着磁されて
いる円板状のロータマグネット２４ｂと、このステータ
の一面にて円周方向に沿って配設された三相の駆動用コ
イル２５と、を含む、ブラシレスモータ２０において、
ロータマグネットの外側に配設された回転検出用マグネ
ット２６と、この回転検出用マグネットに対して外側か
ら対向するように固定配置された１２０度位相の位相差
を有する二相ＭＲ素子２７とを備えるように、ブラシレ
スモータ２０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＶＴＲ装置等の
キャプスタンモータとして使用されるブラシレスモータ
に関し、特に回転検出センサを備えたブラシレスモータ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＶＴＲ装置は、例えば図９に示す
ように構成されている。このＶＴＲ装置１は、ビデオカ
セット２内に収容された供給リール３から、ビデオテー
プ４を外部に引き出し、テープガイド５ａ，５ｂを介し
て、ビデオヘッド６に巻回させる。さらに、ビデオテー
プ４は、テープガイド５ｃ，５ｄを介して、キャプスタ
ンモータ７のキャプスタン軸７ａから、テープガイド５
ｅを介して、ビデオカセット２内の巻取リール８に巻取
られる。そして、キャプスタンモータ７が動作すること
により、キャプスタン軸７ａは、ピンチローラ９により
圧接されるビデオテープ４を所定速度で搬送するように
なっている。

【０００３】ここで、上記キャプスタンモータ７は、例
えば図１０に示すように、ブラシレスモータとして構成
されている。図１０において、ブラシレスモータ１０
は、円板状のステータ１１と、このステータ１１の中心
軸に沿って支持された軸受１２と、この軸受１２により
回転可能に支持されたキャプスタン軸６ａとして作用す
る回転軸１３と、この回転軸１３の下端に固定されたロ
ータ１４とを備えている。

【０００４】上記ロータ１４は、ステータ１１の一面
（図示の場合、下面）に対向するように配設されたロー
タヨーク１４ａと、このロータヨーク１４ａの上面に取
り付けられた環状のロータマグネット１４ｂとを有して
いる。

【０００５】ここで、ロータマグネット１４ｂは、円周
方向に沿ってＮ極，Ｓ極が交互に並ぶように、多極着磁
されている。

【０００６】これに対して、ステータ１１は、ステータ
ヨークとして作用すると共に、その下面に、このロータ
マグネット１４ｂの各磁極に対向するように、円周方向
に沿って等角度間隔に配設された複数個の駆動用コイル
１５を有している。

【０００７】さらに、ステータ１１の下面には、ロータ
マグネット１４ｂの磁極を検出して、ロータ１４の回転
位置を判定するための複数個、例えば３個のホール素子
１６が備えられている。このホール素子１６は、取付ス
ペースの関係から、それぞれ駆動用コイル１５の内側に
配設されている。

【０００８】ロータヨーク１４ａの外周縁には、回転検
出用マグネット１７が取り付けられていると共に、この
回転検出用マグネット１７に対向するように、ステータ
１１の下面に、ＭＲ素子１８が固定配置されている。

【０００９】このように構成されたブラシレスモータ１
０によれば、ステータ１１上の各駆動用コイル１５に対
してそれぞれ通電することにより、この駆動用コイル１
５に発生する磁界が、ロータマグネット１４ｂの各Ｎ極
及びＳ極に対して作用する。これにより、ロータ１４
が、ロータヨーク１４ａ，ロータマグネット１４ｂと共
に回転される。

【００１０】この場合、ロータ１４の回転検出は、ロー
タ１４の回転に伴う回転検出用マグネット１７の移動に
よる磁界変化を、ＭＲ素子１８によって、検出すること
により、行われる。

【００１１】ここで、ロータ１４の回転位置は、各駆動
用コイル１５の逆起電圧と、ホール素子１６の検出信号
とに基づいて、検出される。これにより、各駆動用コイ
ル１５への通電を正確に行なって、回転軸１３の回転
を、迅速に行ない、所定の回転数に保持することが可能
になっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなブラシレスモータ１０においては、上記ホール素子
１６が、駆動用コイル１５の内側に配設されていること
から、この駆動用コイル１５の形状や取付スペースが制
限されることになる。従って、駆動用コイル１５の設計
変更によるモータ特性の向上を図ることが困難であると
いう問題があった。

【００１３】本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成に
より、ロータの回転位置が検出されるようにした、ブラ
シレスモータを提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、固定配置されたステータと、このステータの一面
に対向して回転可能に支持され且つ円周方向に沿ってＮ
極及びＳ極が交互に並ぶように多極着磁されている円板
状のロータマグネットと、このステータの一面にて円周
方向に沿って配設された三相の駆動用コイルと、ロータ
マグネットの外側に配設された回転検出用マグネット
と、この回転検出用マグネットに対して対向するように
固定配置された１２０度位相の位相差を有する二相ＭＲ
素子とを備えるブラシレスモータにより、達成される。

【００１５】本発明によるブラシレスモータは、好まし
くは、前記駆動用コイルからの逆起電圧を検出するため
の検出回路が備えられている。

【００１６】本発明によるブラシレスモータは、好まし
くは、前記ＭＲ素子及び検出回路からの出力信号に基づ
いて、各駆動コイルに対して駆動電圧を制御する制御回
路が備えられている。

【００１７】

【作用】上記構成によれば、従来の回転検出用マグネッ
トの磁束を検出するＭＲ素子として、１２０度の位相差
を有する二相ＭＲ素子を使用することにより、ＭＲ素子
の二相に出力波形の差を採ることにより、回転検出が行
われると共に、ＭＲ素子の各出力波形のうち、一方の出
力の立上り時における他方の出力の正負を検出すること
によって、ロータの正転または逆転が容易に且つ迅速に
判定されることになる。

【００１８】各駆動用コイルからの逆起電圧を検出する
ための検出回路が備えられている場合には、ＭＲ素子の
出力信号と、この検出回路の出力信号に基づいて、各駆
動用コイルへの通電タイミングが得られることになる。

【００１９】上記ＭＲ素子及び検出回路からの出力信号
に基づいて、各駆動コイルに対して駆動電圧を制御する
制御回路が備えられている場合には、得られた通電タイ
ミングによって、各駆動用コイルに対して駆動電圧が印
加され、ロータが回転される。さらに、ロータが逆転し
ている場合には、１パルス分遅れるだけで、正転に戻す
ことが可能になる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図１乃至図
８を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べる
実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に
好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【００２１】図１は、本発明によるブラシレスモータの
一実施例を示している。図１において、ブラシレスモー
タ２０は、キャプスタンモータとして構成されており、
円板状のステータ２１と、このステータ２１の中心軸に
沿って支持された軸受２２と、この軸受２２により回転
可能に支持されたキャプスタン軸として作用する回転軸
２３と、この回転軸２３の下端に固定されたロータ２４
とを有している。

【００２２】上記ロータ２４は、ステータ２１の一面
（図示の場合、下面）に対向するように配設されたロー
タヨーク２４ａと、このロータヨーク２４ａの上面に取
り付けられた環状のロータマグネット２４ｂとを有して
いる。

【００２３】ここで、ロータマグネット２４ｂは、円周
方向に沿ってＮ極，Ｓ極が交互に並ぶように、多極着
磁、例えば８極に着磁されている。

【００２４】これに対して、ステータ２１は、ステータ
ヨークとして作用すると共に、その下面に、このロータ
マグネット２４ｂの各磁極に対向するように、円周方向
に沿って等角度間隔に配設された複数個、例えば６個の
駆動用コイル２５を有している。

【００２５】さらに、ロータヨーク２４ａの外周縁に
は、回転検出用マグネット２６が取り付けられていると
共に、この回転検出用マグネット２６に対向するよう
に、ステータ２１の下面には、ＭＲ素子２７が固定配置
されている。

【００２６】さらに、本実施例によるブラシレスモータ
２０においては、上記ＭＲ素子２７は、１２０度の位相
差を有する二相のＭＲ素子として構成されている。

【００２７】上記ＭＲ素子２７は、具体的には、図２に
示すように構成されている。ＭＲ素子２７は、交互に形
成された８つのスリット２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７
ｄ，２７ｅ，２７ｆ，２７ｇ，２７ｈにより抵抗部分が
構成されたパターンから成ると共に、左右の端縁が、そ
れぞれ定電圧Ｖｃｃ及びアースＧＮＤに接続され、また
上下の側縁が、それぞれ端子Ｐ１，Ｐ２に接続される。

【００２８】ここで、上記スリットのうち、スリット２
７ａ，２７ｃの間隔及びスリット２７ｂ，２７ｄの間隔
は、それぞれλに選定され、またスリット２７ｃ，２７
ｆの間隔は、（３／２）λに、またスリット２７ｄ，２
７ｅの間隔は、λ／２に選定されている。さらに、スリ
ット２７ｅ，２７ｆの間隔は、λ／３に選定されてい
る。

【００２９】ところで、上記ＭＲ素子２７は、図２にお
いて、各スリットにより形成される抵抗部分のバラツキ
を低減するために、それぞれ二つの抵抗部分が並列に形
成されている。従って、説明を簡単にするために、図３
に、上記ＭＲ素子２７の基本構成を示す。図３におい
て、ＭＲ素子２７は、交互に形成された４つのスリット
２７ｂ，２７ｃ，２７ｅ，２７ｆにより、抵抗部分Ｒ
１，Ｒ３，Ｒ２，Ｒ４が構成されている。このように構
成されたＭＲ素子は、抵抗部分Ｒ１，Ｒ２に対して、抵
抗部分Ｒ３，Ｒ４が、それぞれλ／３だけずれていると
共に、図４の等価回路に示すように、ブリッジを構成し
ている。

【００３０】これにより、ＭＲ素子２７は、ロータ２５
の外周にピッチλとなるように取り付けられた回転検出
用マグネット２６に対して、図５に示すように、（３／
２）λの間隔で対向することになる。ここで、ＭＲ素子
２７の各抵抗部分は、磁束の変化に基づいて抵抗値が変
化する。即ち、図５において、抵抗部分Ｒ１は、磁極Ｎ
に対向しているので、抵抗値が小さく、また抵抗部分Ｒ
２は、磁極境界に対向しているので、抵抗値が大きくな
る。従って、ＭＲ素子２７のＰ１の電位が高くなる。

【００３１】この状態から、図５において、回転検出用
マグネット２６が矢印方向に移動すると、抵抗部分Ｒ
１，Ｒ２の抵抗値がそれぞれ変化するので、Ｐ１の電位
は、図６に示すように変化することになる。これに対し
て、抵抗部分Ｒ３，Ｒ４も同様に、且つλ／３の位相遅
れを伴って、変化するので、Ｐ２の電位は、図６に示す
ように変化することになる。かくして、Ｐ１，Ｐ２の電
位は、１２０度の位相差を有することになる。

【００３２】上記駆動用コイル２５は、図７にて、符号
Ｕ，Ｖ，Ｗで示すように、三相に構成されており、中間
点Ｃを有している。

【００３３】本実施例によるブラシレスモータ２０は、
以上のように構成されており、ロータ２５が回転してい
る状態においては、各駆動用コイルＵ，Ｖ，Ｗに関する
通電タイミングと、これによる駆動用コイルＷの逆起電
圧は、図８のグラフに示すようになっている。

【００３４】ここで、回転検出用マグネット２６による
ＭＲ素子２７の端子Ｐ１，Ｐ２の出力波形を差動回路に
より減算処理することにより、回転検出信号が得られる
ことになる。この回転検出信号は、Ｐ１，Ｐ２の二相に
含まれる３倍高調波成分がキャンセルされるので、Ｓ／
Ｎ比の小さい回転検出信号が得られることになる。

【００３５】また、起動時には、図６に示すように、例
えばＰ１が０点から＋側に立ち上がるとき、Ｐ２は−側
であり、またＰ１が０点から−側に立ち下がるとき、Ｐ
２は、＋であるので、各駆動用コイル２５に対して通電
制御を行なう制御回路において、Ｐ１，Ｐ２をモニター
することにより、起動時にロータ２５が逆回転したとき
には、制御回路により、即座に逆回転であることが判定
されるので、Ｐ１の１パルス分だけ逆回転したところ
で、正常回転に戻すことが可能である。

【００３６】さらに、通電タイミングの制御は、例えば
図８に示すように、例えば駆動用コイルＷの逆起電圧の
ゼロクロス点を検出し、その時点からロータ２５がｘだ
け回転したところで、各駆動用コイルＵ，Ｖ，Ｗへの通
電を切換えることにより、行なわれる。この場合、ロー
タ２５の回転ｘは、回転検出信号のパルスをカウントす
ることによって容易に検出される。

【００３７】このように、上述の実施例では、回転検出
用マグネットの磁束を検出するＭＲ素子として、１２０
度の位相差を有する二相ＭＲ素子を使用することによ
り、ＭＲ素子の出力信号から、回転検出が行われると共
に、ロータの正転または逆転が容易に且つ迅速に判定さ
れることになる。従って、従来のように駆動用コイルの
内側にホール素子を配置する必要がなく、駆動用コイル
のスペースが大きくなるので、駆動用コイルの設計の自
由度が大きくなり、モータ特性が向上されることにな
る。

【００３８】各駆動用コイルからの逆起電圧を検出する
ための検出回路が備えられている場合には、ＭＲ素子の
出力信号と、この検出回路の出力信号に基づいて、各駆
動用コイルへの通電タイミングが得られることになる。

【００３９】上記ＭＲ素子及び検出回路からの出力信号
に基づいて、各駆動コイルに対して駆動電圧を制御する
制御回路が備えられている場合には、得られた通電タイ
ミングによって、各駆動用コイルに対して駆動電圧が印
加され、ロータが回転される。さらに、ロータが逆転し
ている場合には、１パルス分遅れるだけで、正転に戻す
ことが可能になる。

【００４０】尚、上記実施例においては、本発明を８極
６コイルタイプのブラシレスモータに適用した場合につ
いて説明したが、これに限らず、他の構成のブラシレス
モータに適用することも可能である。また、キャプスタ
ンモータだけでなく、他の用途に利用するブラシレスモ
ータにも適用し得ることは明らかである。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
単な構成により、ロータの回転位置が検出されるように
した、ブラシレスモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるブラシレスモータの一実施例を示
す一部破断分解斜視図である。

【図２】図１のモータにおけるＭＲ素子の実用パターン
を示す図である。

【図３】図２のＭＲ素子の基本パターンを示す図であ
る。

【図４】図３のＭＲ素子の等価回路を示す図である。

【図５】図３のＭＲ素子と回転検出用マグネットとの関
係を示す概略図である。

【図６】図３のＭＲ素子における出力波形を示すグラフ
である。

【図７】図１のモータにおける各駆動用コイルの結線例
を示す図である。

【図８】図１のモータにおける各駆動用コイルの通電タ
イミングと逆起電圧を示すグラフである。

【図９】従来のＶＴＲ装置のメカデッキの構成を示す概
略図である。

【図１０】図９のＶＴＲ装置でキャプスタンモータとし
て使用されているブラシレスモータの構成を示す概略断
面図である。

【符号の簡単な説明】

２０ ブラシレスモータ ２１ ステータ ２２ 軸受 ２３ 回転軸 ２４ ロータ ２４ａ ロータヨーク ２４ｂ ロータマグネット ２５ 駆動用コイル ２６ 回転検出用マグネット ２７ １２０度の位相差を有する二相ＭＲ素子 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗部分 Ｕ，Ｖ，Ｗ 各相の駆動用コイル Ｐ１，Ｐ２ ＭＲ素子の出力端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定配置されたステータと、 このステータの一面に対向して回転可能に支持され且つ
   円周方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に並ぶように多極
   着磁された円板状のロータマグネットと、 前記ステータの一面にて円周方向に沿うように配設され
   た三相の駆動用コイルと、 前記ロータマグネットの外側に配設された回転検出用マ
   グネットと、 この回転検出用マグネットに対して対向するように固定
   配置された１２０度位相の位相差を有する二相ＭＲ素子
   とを備えることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 【請求項２】 前記駆動用コイルからの逆起電圧を検出
   するための検出回路が備えられていることを特徴とする
   請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 【請求項３】 前記ＭＲ素子及び検出回路からの出力信
   号に基づいて、各駆動コイルに対して駆動電圧を制御す
   る制御回路が備えられていることを特徴とする請求項１
   または２に記載のブラシレスモータ。