JPH09247917A - ブラシレス直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動や騒音の発生を防止する。 【構成】 ロータマグネット２およびアマチュアコイル
７を弾性部材１１，１２を介してロータヨーク１および
ステータヨーク４に接着するとともに、上記ロータヨー
ク１の外周部に形成された円環状つば部の端面１ｂを上
記ロータマグネット２の磁極端面２ａから段差ｄをもっ
て離間させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえばパソコンや
ワープロなどのＯＡ機器におけるディスク駆動用モータ
等として用いられるアキシャル型のブラシレス直流モー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の３相アキシャルタイプ
のブラシレス直流モータの構成を示す半裁縦断面図であ
る。同図において、１はロータヨークで、下面に円環状
のロータマグネット２が接着されるとともに、軸心中央
部に回転軸３が直交姿勢に圧入固定されて、上記回転軸
３をラジアルベアリング５を介し軸受ハウジング６に回
転自在に支承されて、ロータアッセンブリＡを構成して
いる。４はステータヨークで、このステータヨーク４の
上面には、図１１で明瞭に示すように、上記ロータマグ
ネット２に対向させて円周方向（矢印ａ方向）へ複数個
のアマチュアコイル７が接着されて上記軸受ハウジング
６に固定されるとともに、上記各アマチュアコイル７に
接続された銅箔パターン（図示せず）が形成され、か
つ、上記ロータマグネット２の磁気位置を検出するため
の３個のホール素子８が固定されて、ステータアッセン
ブリＢを構成している。

【０００３】上記ロータアッセンブリＡとステータアッ
センブリＢとを基本構成とする３相アキシャルタイプの
ブラシレス直流モータにおいて、上記ロータマグネット
２は、図１２で示すように、その着磁分布がＮ極部２ｎ
とＳ極部２ｓとを円周方向へ交互に着磁して等配される
とともに、回転中心Ｏからの放射線ｘに沿って上記着磁
の境界線Ｌを配置して構成されている。他方、上記各ア
マチュアコイル７は、円周方向のトルクを有効に発生さ
せるために、その外形状が回転中心Ｏからの放射線ｘに
ほぼ平行な線分に沿って渦巻き状に形成されるととも
に、図１３で示すように、その縦断面形状がコイル線７
ａのスラスト方向（矢印ｂ方向）の巻数を内外周に亘っ
て一様となる矩形状に形成されている。

【０００４】上記構成のブラシレス直流モータにおい
て、ホール素子８からの信号が駆動回路（図示せず）に
入力され、各アマチュアコイル７に電流Ｉが順次通電さ
れて、上記ロータマグネット２とステータヨーク４との
間に生起されるスラスト方向（矢印ｂ方向）の磁束Φ
ｎ，Φｓ（図１４）と上記電流Ｉとが鎖交して、フレミ
ングの左手の法則に基づく回転力が発生し、上記ロータ
アッセンブリＡがたとえば矢印ａ方向へ回転駆動され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成に
よれば、ロータヨーク１の外周部に円環状つば部１ａを
形成して上記ロータマグネット２を収納保持する構成で
あるために、上記円環状つば部１ａの端面１ｂと上記ロ
ータマグネット２の磁極端面２ａとが近接し、上記ロー
タマグネット２からの磁束Φ（Φｎ，Φｓ）が上記円環
状つば部１ａの端面１ｂに漏洩し、その漏洩磁束Φr が
ラジアル方向（矢印ｃ方向）の磁気成分Φr1を有するた
め、このラジアル方向の磁気成分Φr1が上記各アマチュ
アコイル７の電流Ｉに順次鎖交して、上記ロータマグネ
ット２とステータヨーク４との間には、フレミングの左
手の法則に基づくスラスト方向（矢印ｂ方向）の加振力
Ｆが発生し、上記ロータヨーク１およびステータヨーク
４を振動させて、騒音を発生させる。

【０００６】また、ロータマグネット２はＮ極部２ｎと
Ｓ極部２ｓとが近接して配設されているため、これら両
磁極部２ｎ，２ｓの間にも漏洩磁束Φt が円周方向（矢
印ａ方向）に発生し、この漏洩磁束Φt が円周方向の磁
気成分Φt1を有するため、この円周方向の磁気成分Φt1
が上記各アマチュアコイル７の電流Ｉに順次鎖交して、
上記ロータマグネット２とステータヨーク４との間にス
ラスト方向（矢印ｂ方向）の加振力Ｆが発生し、上記ロ
ータヨーク１およびステータヨーク４を振動させて、騒
音を発生させる。

【０００７】さらに、上記ロータマグネット２とステー
タヨーク４との間の磁束分布は、図１４に示すように、
均一な密度の磁束Φｎ，ΦｓがＮ極部２ｎおよびＳ極部
２ｓから生起されているために、上記ロータマグネット
２の回転にともなって上記電流Ｉの通電方向が切り換え
られるたびごとに、上記アマチュアコイル７に矩形波特
性状の急峻なトルク変化があり、上記ロータヨーク１お
よびロータアッセンブリがその急峻なトルクリップルに
基づく大きな衝撃力を受けて振動し、騒音発生の要因と
なる。しかも、上記ステータヨーク４は平板状かつ支持
構造が比較的に簡素であるために、スラスト方向の加振
力Ｆの発生で、一層振動し易いなどの課題がある。

【０００８】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、振動や騒音の発生を抑制することができる
ブラシレス直流モータを提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明によるブラシレス直流モータは、軸
心中央部に回転軸が固定されたロータヨークにロータマ
グネットを接着してなるロータアッセンブリと、上記回
転軸を回転自在に支承する軸受ハウジングに固定された
ステータヨークに上記ロータマグネットに対向するアマ
チュアコイルを円周方向に複数個接着してなるステータ
アッセンブリと、上記アマチュアコイルに順次通電して
上記ロータアッセンブリを回転駆動する駆動回路とを備
えているブラシレス直流モータにおいて、上記ロータマ
グネットおよびアマチュアコイルを弾性部材を介して上
記ロータヨークおよびステータヨークに接着するととも
に、上記ロータヨークの外周部に形成された円環状つば
部の端面を上記ロータマグネットの磁極端面から段差を
もって離間させたことを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明によるブラシレス直流モー
タは、軸心中央部に回転軸が固定されたロータヨークに
ロータマグネットを接着してなるロータアッセンブリ
と、上記回転軸を回転自在に支承する軸受ハウジングに
固定されたステータヨークに上記ロータマグネットに対
向するアマチュアコイルを円周方向に複数個接着してな
るステータアッセンブリと、上記アマチュアコイルに順
次通電して上記ロータアッセンブリを回転駆動する駆動
回路とを備えているブラシレス直流モータにおいて、上
記ロータマグネットに形成されたＮ極部とＳ極部との各
着磁境界線に沿って非磁性部を放射状に配設し、上記Ｎ
極部とＳ極部との着磁境界線を跨いで漏洩する磁束を上
記各非磁性部により遮断するように構成したことを特徴
とする。

【００１１】請求項３の発明によるブラシレス直流モー
タは、軸心中央部に回転軸が固定されたロータヨークに
ロータマグネットを接着してなるロータアッセンブリ
と、上記回転軸を回転自在に支承する軸受ハウジングに
固定されたステータヨークに上記ロータマグネットに対
向するアマチュアコイルを円周方向に複数個接着してな
るステータアッセンブリと、上記アマチュアコイルに順
次通電して上記ロータアッセンブリを回転駆動する駆動
回路とを備えているブラシレス直流モータにおいて、上
記ロータマグネットに形成されたＮ極部とＳ極部との各
着磁境界線に沿って凹所を放射状に形成し、上記Ｎ極部
とＳ極部との各着磁境界線を跨いで漏洩する磁束を上記
凹所により遮断するように構成したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１の発明によれば、上記円環状つば部の
端面がロータマグネットの磁極端面から段差をもって配
設されているために、上記ロータマグネットからの磁束
が上記円環状つば部の端面に漏洩することがなく、した
がって、上記磁束にはラジアル方向の磁気成分がなくな
り、上記ロータマグネットとステータヨークとの間にス
ラスト方向の加振力が発生しないために、上記ロータヨ
ークおよびステータヨークの振動に基づく騒音の発生を
防止することができる。

【００１３】また、上記ロータマグネットから多少の漏
洩磁束が発生して、上記ロータマグネットとステータヨ
ークとの間にスラスト方向の加振力が発生しても、上記
ロータヨークおよびステータヨークには、弾性部材を介
してロータマグネットおよびアマチュアコイルが接着さ
れ、上記ロータヨークおよびステータヨークの振動を吸
収して騒音の発生を有効に防止することができる。

【００１４】請求項２の発明によれば、ロータマグネッ
トに形成されたＮ極部とＳ極部との各着磁境界線を跨い
で漏洩する磁束を非磁性部により遮断することができる
ため、上記ロータマグネットからの磁束には円周方向の
磁気成分がなくなり、上記ロータマグネットとアマチュ
アコイルとの間にスラスト方向の加振力の発生がなく、
上記ロータヨークおよびステータヨークの振動に基づく
騒音の発生を防止することができる。

【００１５】請求項３の発明によれば、ロータマグネッ
トに形成されたＮ極部とＳ極部との各着磁境界線に沿っ
て凹所を放射状に形成し、上記Ｎ極部とＳ極部との各着
磁境界線を跨いで漏洩する磁束を上記凹所により遮断す
ることができ、請求項２の発明とほぼ同様に、上記ロー
タヨークおよびステータヨークの振動に基づく騒音の発
生を防止することができる。

【００１６】さらに、請求項２および３の発明によれ
ば、円周方向の磁束密度が着磁境界線の近辺で粗くなっ
て、アマチュアコイルの通電相の切り換え時におけるト
ルク変化が緩やかになり、これによって、通電相切換え
時にロータアッセンブリに働く衝撃力が緩和され、振動
・騒音を低減することが可能である。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面にもとづいて
説明する。 実施例１：図１は、この発明による３相アキシャルタイ
プのブラシレス直流モータの構成を示す半裁縦断面図で
ある。同図で示すように、ロータアッセンブリＡを構成
するロータヨーク１の下面には、弾性部材１１を介して
円環状のロータマグネット２が接着されるとともに、ス
テータアッセンブリＢを構成するステータヨーク４の上
面には、上記ロータマグネット２に対向させて円周方向
へ複数個のアマチュアコイル７（図２）が弾性部材１２
を介して接着され、図３で明瞭に示すように、上記ロー
タヨーク１の外周部に形成された円環状つば部１ａの端
面１ｂが上記ロータマグネット２の磁極端面２ａから段
差ｄをもって離間して設定されている。その他の構成
は、図１０および図１１で示した従来例とほぼ同一であ
るため、該当部分に同一の符号を付して、これらの詳し
い説明を省略する。

【００１８】上記構成によれば、円環状つば部１ａの端
面１ｂが上記ロータマグネット２の磁極端面２ａから段
差ｄをもって配設されているために、上記ロータマグネ
ット２からの磁束Φ（Φｎ，Φｓ）が上記円環状つば部
１ａの端面１ｂに漏洩することがなく、したがって、上
記磁束Φ（Φｎ，Φｓ）にはラジアル方向（矢印ｃ方
向）の磁気成分がなくなり、上記ロータマグネット２と
アマチュアコイル７との間にスラスト方向（矢印ｂ方
向）の加振力Ｆが発生しないために、上記ロータヨーク
１およびステータヨーク４の振動に基づく騒音の発生を
防止することができる。

【００１９】また、上記ロータマグネット２から多少の
漏洩磁束Φr が発生して、上記ロータマグネット２とア
マチュアコイル７との間にスラスト方向（矢印ｂ方向）
の加振力Ｆが発生しても、上記ロータヨーク１およびス
テータヨーク４には、たとえば柔軟性のある合成樹脂や
弾性ゴムなどからなる弾性部材１１，１２を介してロー
タマグネット２およびアマチュアコイル７が接着されて
いるために、これらロータマグネット２およびアマチュ
アコイル７の振動を上記弾性部材１１，１２で吸収し
て、上記ロータヨーク１およびステータヨーク４の振動
に基づく騒音の発生を有効に防止することができる。と
くに、弾性部材１１とロータマグネット２との接着面１
３を上記円環状つば部１ａの端面１ｂからステータヨー
ク４側へ露出させることにより、上記ロータマグネット
２からの漏洩磁束Φr を上記弾性部材１１でもって遮断
することができる。

【００２０】なお、上記実施例において、上記ロータマ
グネット２は、たとえば柔軟性のある合成樹脂や弾性ゴ
ムなどからなる弾性材粉末に磁性粉を混合させて構成す
ることにより、それ自体の弾性変形によって上記ロータ
ヨーク１の振動を吸収することができる。また、上記ア
マチュアコイル７の中空部７ａには、たとえばガラスや
銅板などの反磁性体１３を挿入して上記ステータヨーク
４に接着することにより、上記アマチュアコイル７への
通電に際して上記中空部７ａに発生する垂直磁束を抑制
して、上記ステータヨーク４の振動を抑制することがで
きる。さらに、上記ロータヨーク１およびステータヨー
ク４は、図４で示すように、たとえば２枚の綱板１４，
１５の間に合成樹脂などの弾性材層１６を介在させた制
振綱板で構成することにより、上記ロータヨーク１およ
びステータヨーク４の振動をそれ自体で吸収することが
でき、かつ、上記ロータヨーク１とステータヨーク４と
の間隙が変化しないので、モータ特性に弊害のおそれが
ない。

【００２１】実施例２：図５は、この発明によるブラシ
レス直流モータの他の例を示す要部の平面図である。同
図で示すように、ロータマグネット２に形成されたＮ極
部２ｎとＳ極部２ｓとの各着磁境界線ｘに沿って、たと
えば合成樹脂からなる非磁性部１７を放射状に配設し、
上記Ｎ極部２ｎとＳ極部２ｓとの各着磁境界線ｘを跨い
で漏洩する磁束Φｔを上記各非磁性部１７により遮断す
ることができる。したがって、上記ロータマグネット２
からの磁束Φ（Φｎ，Φｓ）には図６で示す円周方向
（矢印ａ方向）の磁気成分Φｔがなくなり、上記ロータ
マグネット２とアマチュアコイル７との間にスラスト方
向（矢印ｂ方向）の加振力Ｆが発生しないために、上記
ロータヨーク１およびステータヨーク４の振動に基づく
騒音の発生を防止することができる。

【００２２】また、図６で示すように、円周方向（矢印
ａ方向）の磁束密度が着磁境界線ｘの近辺で粗くなっ
て、アマチュアコイル７の通電相の切り換え時における
トルク変化が緩やかになり、これによって、通電相切換
え時にロータアッセンブリＡに働く衝撃力が緩和され、
振動・騒音を低減することが可能である。

【００２３】実施例３：図７は、この発明によるブラシ
レス直流モータの異なる他の例を示す要部の平面図であ
る。同図で示すように、ロータマグネット２に形成され
たＮ極部２ｎとＳ極部２ｓとの各着磁境界線ｘに沿って
凹所１８を放射状に形成し、上記Ｎ極部２ｎとＳ極部２
ｓとの各着磁境界線ｘを跨いで漏洩する磁束Φｔを上記
凹所１８により遮断することができる。したがって、上
記ロータマグネット２からの磁束Φ（Φｎ，Φｓ）には
図８で示す円周方向（矢印ａ方向）の磁気成分Φｔがな
くなり、上記ロータマグネット２とアマチュアコイル７
との間にスラスト方向（矢印ｂ方向）の加振力Ｆが発生
しないために、上記ロータヨーク１およびステータヨー
ク４の振動に基づく騒音の発生を防止することができ
る。

【００２４】なお、上記各実施例において、図９で示す
ように、ステータヨーク４に多数の小孔４ａを形成し、
上記ステータヨーク４が空気を振動させる表面積を小さ
くするとともに、うず電流の発生を低減して騒音の発生
を抑制することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ロータヨークの円環状つば部の端面がロータマグネ
ットの磁極端面から段差をもって配設されているため
に、上記ロータマグネットからの磁束が上記円環状つば
部の端面に漏洩することがなく、ラジアル方向の磁気成
分をなくすとともに、弾性部材を介してロータマグネッ
トおよびアマチュアコイルを上記ロータヨークおよびス
テータヨークに接着したから、上記ロータヨークおよび
ステータヨークの振動を吸収して騒音の発生を有効に防
止することができる。

【００２６】請求項２および３の発明によれば、ロータ
マグネットに形成されたＮ極部とＳ極部との各着磁境界
線を跨いで漏洩する磁束を非磁性部や凹所により遮断す
ることができるとともに、円周方向の磁束密度が着磁境
界線の近辺で粗くなって、アマチュアコイルの通電相の
切り換え時におけるトルク変化が緩やかになり、通電相
切換え時にロータアッセンブリに働く衝撃力が緩和さ
れ、振動・騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による３相アキシャルタイ
プのブラシレス直流モータの構成を示す半縦断側面図で
ある。

【図２】同直流モータの一部切欠した平面図である。

【図３】同直流モータの要部の拡大断面図である。

【図４】同直流モータの他の例を示す半縦断側面図であ
る。

【図５】この発明の実施例２による同直流モータのロー
タマグネットにおける着磁分布の一例を示す要部の拡大
平面図である。

【図６】同直流モータにおけるロータマグネットの磁束
分布の一例を示す要部の拡大側面図である。

【図７】この発明の実施例３による同直流モータのロー
タマグネットにおける着磁分布の他の例を示す要部の拡
大平面図および断面図である。

【図８】同直流モータにおけるロータマグネットの磁束
分布の一例を示す要部の拡大側面図である。

【図９】同直流モータにおけるロータヨークの他の例を
示す平面図である。

【図１０】従来の３相アキシャルタイプのブラシレス直
流モータの構成を示す半縦断側面図である。

【図１１】従来の同直流モータの一部切欠した平面図で
ある。

【図１２】従来の同直流モータにおけるロータマグネッ
トの着磁分布の一例を示す平面図である。

【図１３】従来の同直流モータにおけるアマチュアコイ
ルの拡大縦断面図である。

【図１４】同直流モータのロータマグネットにおける磁
束分布の一例を示す要部の拡大側面図である。

【符号の説明】

Ａ ロータアッセンブリ Ｂ ステータアッセンブリ １ ロータヨーク ２ ロータマグネット ２ｎ Ｎ極部 ２ｓ Ｓ極部 ３ 回転軸 ４ ステータヨーク ６ 軸受ハウジング ７ アマチュアコイル １１ 弾性部材 １２ 弾性部材 １７ 非磁性部 １８ 凹所 ｘ 着磁境界線 Φｒ 漏洩磁束 Φｔ 漏洩磁束

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心中央部に回転軸が固定されたロータ
   ヨークにロータマグネットを接着してなるロータアッセ
   ンブリと、上記回転軸を回転自在に支承する軸受ハウジ
   ングに固定されたステータヨークに上記ロータマグネッ
   トに対向するアマチュアコイルを円周方向に複数個接着
   してなるステータアッセンブリと、上記アマチュアコイ
   ルに順次通電して上記ロータアッセンブリを回転駆動す
   る駆動回路とを備えているブラシレス直流モータにおい
   て、 上記ロータマグネットおよびアマチュアコイルを弾性部
   材を介して上記ロータヨークおよびステータヨークに接
   着するとともに、上記ロータヨークの外周部に形成され
   た円環状つば部の端面を上記ロータマグネットの磁極端
   面から段差をもって離間させたことを特徴とするブラシ
   レス直流モータ。
2. 【請求項２】 軸心中央部に回転軸が固定されたロータ
   ヨークにロータマグネットを接着してなるロータアッセ
   ンブリと、上記回転軸を回転自在に支承する軸受ハウジ
   ングに固定されたステータヨークに上記ロータマグネッ
   トに対向するアマチュアコイルを円周方向に複数個接着
   してなるステータアッセンブリと、上記アマチュアコイ
   ルに順次通電して上記ロータアッセンブリを回転駆動す
   る駆動回路とを備えているブラシレス直流モータにおい
   て、 上記ロータマグネットに形成されたＮ極部とＳ極部との
   各着磁境界線に沿って非磁性部を放射状に配設し、上記
   Ｎ極部とＳ極部との各着磁境界線を跨いで漏洩する磁束
   を上記各非磁性部により遮断するように構成したことを
   特徴とするブラシレス直流モータ。
3. 【請求項３】 軸心中央部に回転軸が固定されたロータ
   ヨークにロータマグネットを接着してなるロータアッセ
   ンブリと、上記回転軸を回転自在に支承する軸受ハウジ
   ングに固定されたステータヨークに上記ロータマグネッ
   トに対向するアマチュアコイルを円周方向に複数個接着
   してなるステータアッセンブリと、上記アマチュアコイ
   ルに順次通電して上記ロータアッセンブリを回転駆動す
   る駆動回路とを備えているブラシレス直流モータにおい
   て、 上記ロータマグネットに形成されたＮ極部とＳ極部との
   各着磁境界線に沿って凹所を放射状に形成し、上記Ｎ極
   部とＳ極部との各着磁境界線を跨いで漏洩する磁束を上
   記凹所により遮断するように構成したことを特徴とする
   ブラシレス直流モータ。