JPH1014191A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータ組立体に設けた回転駆動用磁石のＦＧ
信号への漏れ磁束の影響を防止する。 【解決手段】 ロータヨーク２１の上面２１ａ側の内周
部には、回転駆動用磁石２４がＮ極とＳ極とを組み合わ
せて円周に沿って２ｎ（ｎは正の整数）極に着磁した状
態で接着されている。また、回転駆動用磁石２４の外周
部で、Ｎ極とＳ極との磁極切換部に、１箇所おきにｎ個
の弱着磁部又は無着磁部２４ａを設けている。そして、
回転駆動用磁石２４の磁極切換部に１箇所おきに設けた
弱着磁部又は無着磁部２４ａでは漏れ磁束が少なく、且
つ、ＦＧ用多極磁石２５の磁極への影響が少ないので、
ＦＧ用多極磁石２５の磁極を読み取るＭＲ素子１６のＦ
Ｇ出力信号が均一で平坦な波形になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流駆動型のブラ
シレスモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のブラシレスモータを一部断
面して示した図、図５は従来のブラシレスモータにおい
て、ステータ組立体の金属プリント基板を示した裏面
図、図６は従来のブラシレスモータにおいて、ロータ組
立体を示した斜視図、図７はＭＲ素子の特性を示した
図、図８はＭＲ素子の接続状態を示した図、図９は回転
駆動用磁石の漏れ磁束によるＭＲ素子のＦＧ信号への影
響を説明するための図、図１０は図９（Ｂ），（Ｄ）の
時間軸を拡大した図である。

【０００３】図４に示した如く、従来のブラシレスモー
タ１Ａは直流駆動型に構成されており、ビデオテープレ
コーダなどで磁気テープＴを走行させるためのキャプス
タンモータとして用いられている。上記ブラシレスモー
タ１Ａは、シャーシなどに取り付けられて固定側となる
ステータ組立体１０と、回転側となるロータ組立体２０
Ａとで一体的に組み立てられている。

【０００４】まず、ステータ組立体１０は、基台となる
ベース板が鉄又は珪素鋼板など用いて板状に形成されて
おり、このベース板の裏面にプリント配線基板が形成さ
れ、金属プリント基板１１として構成されている。ま
た、金属プリント基板１１の上面１１ａ側で略中央部に
は、ロータ組立体２０Ａ側の回転軸（以下、キャプスタ
ン軸と記す）２２を回転自在に支持するための焼結含油
軸受け１２，１２を上下に嵌着したベアリングホルダ１
３が固着されている。この際、ベアリングホルダ１３
は、磁気テープＴをキャプスタン軸２２に添接させるた
めに中間部位をコ字状に切り欠いてコ字部１３ａが形成
されている。

【０００５】また、金属プリント基板１１の裏面１１ｂ
側のプリント配線基板には、図５にも示した如く、平板
状で３相用６コイルの回転駆動用コイル１４がキャプス
タン軸２２と同心的に接着剤を用いて円周に沿って固着
されていると共に、回転駆動用コイル１４に印加する電
圧を駆動する電気部品や回転位置検出用のホール素子１
５などが実装されている。

【０００６】また、金属プリント基板１１の裏面１１ｂ
側には、ＭＲ素子１６が取り付けられており、このＭＲ
素子１６は後述するロータ組立体２０ＡのＦＧ用多極磁
石２５と僅か０．１ｍｍ以下の間隔を隔てて対向してい
る。そして、ＭＲ素子１６でＦＧ用多極磁石２５に着磁
した信号を読み取ることにより、ロータ組立体２０Ａの
回転制御を行うようになっている。この際、ＭＲ素子１
６は、図７に示したように磁界強度に対して電気抵抗が
変化する。また、ＭＲ素子１６は、磁気抵抗効果素子１
６ａ，１６ｂで構成され、これらの磁気抵抗効果素子１
６ａ，１６ｂを図８に示したように接続してＦＧ信号を
検出している。

【０００７】図４に戻り、更に、ベアリングホルダ１３
の上方先端に設けたネジ部１３ｂには、キャップ１７が
螺合しており、このキャップ１７を回転させることによ
り、キャプスタン軸２２の先端を押圧してキャプスタン
軸２２を上下方向に高さ調整できるようになっている。

【０００８】次に、ロータ組立体２０Ａは、軟磁性材を
用いたロータヨーク２１が円形に形成されており、且
つ、この中央部には補強用の絞り加工が施されている。
また、ロータヨーク２１の上面２１ａ側をステータ組立
体１０と対向するように上側に設定して、このロータヨ
ーク２１の中心部にバーリング加工を行い、キャプスタ
ン軸２２を圧入している。また、ロータヨーク２１の裏
面２１ｂ側にはプーリ２３が取り付けられている。この
プーリ２３はロータ組立体２０Ａの回転を図示しないベ
ルトを介して他の機構部に伝達するために取り付けたも
のであり、且つ、プーリ２３の中心にキャプスタン軸２
２が軽圧入されていると共に、プーリ２３の上面側に形
成した４か所の凸部２３ａを図６に示したようにロータ
ヨーク２１の中心部に位置決めして固着している。

【０００９】更に、図６に示したように、ロータヨーク
２１の上面２１ａ側の内周部には、回転駆動用磁石２４
がＮ極とＳ極とを組み合わせて円周に沿って２ｎ（ｎは
正の整数）極に着磁した状態で接着されている。この
際、ロータヨーク２１の上面２１ａ側に接着した回転駆
動用磁石２４は、ステータ組立体１０の回転駆動用コイ
ル１４の３相用６コイルと対向して８極（ｎ＝４）に着
磁されている。

【００１０】また、ロータヨーク２１の外周部には、回
転駆動用磁石２４の外周と僅かの間隔を隔てて環状のＦ
Ｇ用多極磁石２５が接着されており、このＦＧ用多極磁
石２５はＮ極とＳ極とを組み合わせて円周に沿って２ｍ
（ｍはｎより大きい正の整数）極着磁されている。この
実施例ではＦＧ用多極磁石２５が９６０極で多極に着磁
されている。

【００１１】そして、ステータ組立体１０にロータ組立
体２０Ａを組み立てる際には、キャプスタン軸２２をベ
アリングホルダ１３に嵌着した焼結含油軸受け１２，１
２に下方から挿入して、ロータヨーク２１に接着した回
転駆動用磁石２４を金属プリント基板１１に接着した回
転駆動用コイル１４と僅かの間隔を隔てて対向させて、
且つ、ベアリングホルダ１３のネジ部１３ｂに螺合した
キャップ１７を回転させながらキャプスタン軸２２の先
端を押圧することにより回転駆動用磁石２４と回転駆動
用コイル１４との間隔を調整している。

【００１２】上記にように構成した従来のブラシレスモ
ータ１Ａは、ステータ組立体１０の回転駆動用コイル１
４に励磁された磁束と、ロータ組立体２０Ａの回転駆動
用磁石２４との相乗効果により、ステータ組立体１０に
対してロータ組立体２０Ａが回転する。この際、ＦＧ用
多極磁石２５に着磁された磁極をＭＲ素子１６で読み取
ることによりＭＲ素子１６からＦＧ信号が発生され、こ
のＦＧ信号に基づいて制御回路（図示せず）を介してロ
ータ組立体２０Ａの回転が制御されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のブラ
シレスモータ１Ａでは、図９（Ａ）に示したようにロー
タ組立体２０Ａの回転駆動用磁石２４に漏れ磁束が発生
しており、この漏れ磁束は隣り合うＮ極とＳ極との間で
発生している。そして、回転駆動用磁石２４に漏れ磁束
が発生すると、漏れ磁束がＦＧ用多極磁石２５の磁極に
影響を及ぼし、ＦＧ用多極磁石２５の磁極を読み取るＭ
Ｒ素子１６のＦＧ出力信号が図９（Ｂ）に示したように
不均一な波形になってしまう。この理由を説明すると、
回転駆動用磁石２４上でＮ極からＳ極に向かう漏れ磁束
は、Ｎ極の左右で磁束の方向が異なるため、回転駆動用
磁石２４の磁極数の１／２の周波数でＡＭ変調を受けて
ＦＧ出力信号が大きくなったり小さくなったり繰り変え
している。これに伴ってＭＲ素子１６のＦＧ出力信号に
より制御されるロータ組立体２０Ａの回転も当然不安定
となってしまっている。

【００１４】更に、ＭＲ素子１６を構成する複数の磁気
抵抗効果素子１６ａ，１６ｂ（図８）の不揃いや、ＭＲ
素子１６の金属プリント基板１１への取付角度のバラツ
キなどにより、ＭＲ素子１６から出力されるＦＧ出力信
号の中心の時間比が図１０（Ａ）に示すように上下で異
なってしまう。従って、この様にＦＧ信号出力が変調を
受けたりレベルが不安定な状態では、ロータ組立体２０
Ａを回転制御する場合に精度の高い制御が出来ず不都合
を生じていた。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、第１の発明は、回転駆動用コイ
ルを設けたステータ組立体と、ロータヨークの中心部に
回転軸を保持し、且つ、前記ロータヨークの外周部にＦ
Ｇ用多極磁石を設け、且つ、前記ロータヨークの内周部
に前記回転駆動用コイルに対向してＮ極とＳ極とを組み
合わせて２ｎ（ｎは正の整数）極の回転駆動用磁石を設
けたロータ組立体とを備え、前記ＦＧ用多極磁石により
ＭＲ素子でＦＧ出力信号を検出し回転を制御するブラシ
レスモータにおいて、前記回転駆動用磁石外周の磁極切
換部に、１箇所おきにｎ個の弱着磁部又は無着磁部を設
けたことを特徴とするブラシレスモータである。

【００１６】また、第２の発明は、回転駆動用コイルを
設けたステータ組立体と、ロータヨークの中心部に回転
軸を保持し、且つ、前記ロータヨークの外周部にＦＧ用
多極磁石を設け、且つ、前記ロータヨークの内周部に前
記回転駆動用コイルに対向してＮ極とＳ極とを組み合わ
せて２ｎ（ｎは正の整数）極の回転駆動用磁石を設けた
ロータ組立体とを備え、前記ＦＧ用多極磁石によりＭＲ
素子でＦＧ出力信号を検出し回転を制御するブラシレス
モータにおいて、前記回転駆動用磁石の漏れ磁束を前記
ＭＲ素子で検出し、該漏れ磁束を相殺するように着磁電
力を制御して前記ＦＧ用多極磁石を形成したことを特徴
とするブラシレスモータである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係わるブラシレス
モータの一実施例を図１乃至図３，図９，図１０を参照
して＜第１実施例＞，＜第２実施例＞の順に詳細に説明
する。尚、説明の便宜上、先に従来例で示した構成部材
と同一構成部材に対しては同一の符号を付して適宜説明
し、且つ、従来例と異なる構成部材に新たな符号を付す
共に、この実施例では従来例と異なる点を中心に説明す
る。

【００１８】

【実施例】

＜第１実施例＞図１は本発明に係わる第１実施例のブラ
シレスモータを一部断面して示した図、図２は本発明に
係わる第１実施例のブラシレスモータにおいて、ロータ
組立体を示した斜視図である。

【００１９】図１に示した本発明に係わる第１の実施例
のブラシレスモータ１Ｂは、従来と同様に直流駆動型に
構成されており、キャプスタンモータとして用いられて
いる。このブラシレスモータ１Ｂもシャーシなどに取り
付けられて固定側となるステータ組立体１０と、回転側
となるロータ組立体２０Ｂとで一体的に組み立てられて
いる。

【００２０】また、上記ブラシレスモータ１Ｂは、ステ
ータ組立体１０が従来と全く同一に構成されており、一
方、ロータ組立体２０Ｂが従来と一部異なって構成され
ているので、ここではロータ組立体２０Ｂを中心に従来
と異なる点を中心に説明する。

【００２１】図２に示した如く、ロータ組立体２０Ｂ
は、従来と同様にロータヨーク２１の中心部にキャプス
タン軸２２を圧入している。また、ロータヨーク２１の
上面２１ａ側の内周部には、従来と同様に回転駆動用磁
石２４がＮ極とＳ極とを組み合わせて円周に沿って２ｎ
（ｎは正の整数）極に着磁した状態で接着されている。
この際、ロータヨーク２１の上面２１ａ側に接着した回
転駆動用磁石２４は、図１，図５に示したステータ組立
体１０の回転駆動用コイル１４の３相用６コイルと対向
して８極（ｎ＝４）に着磁されている。更に、ロータヨ
ーク２１の外周部には、従来と同様に回転駆動用磁石２
４の外周と僅かの間隔を隔てて環状のＦＧ用多極磁石２
５が接着されており、このＦＧ用多極磁石２５はＮ極と
Ｓ極とを組み合わせて円周に沿って２ｍ（ｍはｎより大
きい正の整数）極着磁されている。この実施例ではＦＧ
用多極磁石２５が９６０極で多極に着磁されている。

【００２２】ここで従来と異なる点は、回転駆動用磁石
２４の外周部で、Ｎ極とＳ極との磁極切換部に、１箇所
おきにｎ個の弱着磁部又は無着磁部２４ａを設けてい
る。即ち、前述したように、回転駆動用磁石２４に着磁
された磁極は、Ｎ極からＳ極に向かう漏れ磁束がＮ極の
左右で磁束の方向が異なるため、図２，図９（Ｃ）に示
したように、Ｎ極からＳ極に向かう漏れ磁束のうちで一
方の方向に向かう磁極切換部にのみ、弱着磁部又は無着
磁部２４ａを設けている。言い換えると、回転駆動用磁
石２４のＭＲ素子１６への漏れ磁束の影響の大きい磁極
切換部に漏れ磁束を防止するための弱着磁部又は無着磁
部２４ａを設けている。

【００２３】従って、回転駆動用磁石２４の磁極切換部
に１箇所おきに設けた弱着磁部又は無着磁部２４ａでは
漏れ磁束が少なく、且つ、ＦＧ用多極磁石２５の磁極へ
の影響が少ないので、ＦＧ用多極磁石２５の磁極を読み
取るＭＲ素子１６のＦＧ出力信号が図９（Ｄ）に示した
ように均一で平坦な波形になる。これに伴ってＭＲ素子
１６のＦＧ出力信号により制御されるロータ組立体２０
Ｂの回転も安定に維持することができる。

【００２４】＜第２実施例＞図３は本発明に係わる第２
実施例のブラシレスモータにおいて、ＦＧ用多極磁石へ
の着磁を説明するための斜視図である。

【００２５】本発明に係わる第２実施例のブラシレスモ
ータ１Ｃ（図４）は、先に説明した従来のブラシレスモ
ータ１Ａの構成をそのまま採用して、ロータ組立体２０
ＣのＦＧ用多極磁石２５への着磁を改善したものであ
る。

【００２６】図３に示した如く、ロータ組立体２０Ｃの
外周部に設けたＦＧ用多極磁石２５に対向してＭＲ素子
１６と、着磁ヘッド３０とが予め固定されている。ま
た、ＭＲ素子１６と着磁ヘッド３０との間には、増幅器
３１，コントローラ３２，発振器３３が図示の順で接続
されている。

【００２７】ここで、着磁によりＦＧ用多極磁石２５を
形成する場合には、ロータ組立体２０をキャプスタン軸
２２を中心として回転させ、ＭＲ素子１６で回転駆動用
磁石２４の漏れ磁束を検出する検出信号を得る。この検
出信号を増幅器３１で増幅してコントローラ３２に供給
している。そして、コントローラ３２は回転駆動用磁石
２４の漏れ磁束の程度に応じた制御信号を出力してい
る。その後、着磁ヘッド３０には、発振器３３からの信
号と、コントローラ３２からの制御信号とに基づいて、
漏れ磁束を相殺するように着磁電力を制御してＦＧ用多
極磁石２５を形成している。

【００２８】従って、着磁されたＦＧ用多極磁石２５
は、回転駆動用磁石２４の漏れ磁束が相殺されているの
で、ＦＧ用多極磁石２５の磁極を読み取るＭＲ素子１６
のＦＧ出力信号が図９（Ｄ）に示したように均一で平坦
な波形になる。また、ＭＲ素子１６を構成する複数の磁
気抵抗効果素子１６ａ，１６ｂ（図８）の不揃いや、Ｍ
Ｒ素子１６の金属プリント基板１１への取付精度のバラ
ツキなども相殺されるので、ＦＧ出力信号の中心の時間
比が図１０（Ｂ）に示すように１８０°ずつ同一周期と
なる。従って、ＭＲ素子１６から出力されるＦＧ信号出
力の周期とかレベルが安定となり、ロータ組立体２０Ｃ
を回転制御する場合に精度の高い制御が出来る。

【００２９】尚、本実施例では駆動用磁極の磁石とＦＧ
用磁極の磁石は別の磁石を組合せて構成しているが、駆
動用磁石にＦＧ磁極を着磁して一体として構成しても同
様の効果が得られることは明かである。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係わるブラシレス
モータにおいて、請求項１記載によると、とくに、ロー
タ組立体の回転駆動用磁石の外周部で、Ｎ極とＳ極との
磁極切換部に、１箇所おきにｎ個の弱着磁部又は無着磁
部を設けたため、弱着磁部又は無着磁部では漏れ磁束が
少なく、且つ、ＦＧ用多極磁石の磁極への影響が少ない
ので、ＦＧ用多極磁石の磁極を読み取るＭＲ素子のＦＧ
出力信号が均一で平坦な波形になる。これに伴ってＭＲ
素子のＦＧ出力信号により制御されるロータ組立体の回
転も安定に維持することができる。

【００３１】更に、請求項２記載によると、とくに、回
転駆動用磁石の漏れ磁束をＭＲ素子で検出し、該漏れ磁
束を相殺するように着磁電力を制御してＦＧ用多極磁石
を形成したため、ＦＧ用多極磁石の磁極を読み取るＭＲ
素子のＦＧ出力信号が均一で平坦な波形になるので、こ
れに伴ってＭＲ素子のＦＧ出力信号により制御されるロ
ータ組立体の回転も安定に維持することができる。ま
た、ＭＲ素子を構成する複数の磁気抵抗効果素子の不揃
いや、ＭＲ素子の金属プリント基板への取付精度のバラ
ツキなども相殺されるので、ＭＲ素子から出力されるＦ
Ｇ出力信号の周期とかレベルが安定となり、ロータ組立
体を回転制御する場合に精度の高い制御が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第１実施例のブラシレスモータ
を一部断面して示した図である。

【図２】本発明に係わる第１実施例のブラシレスモータ
において、ロータ組立体を示した斜視図である。

【図３】本発明に係わる第２実施例のブラシレスモータ
において、ＦＧ用多極磁石への着磁を説明するための斜
視図である。

【図４】従来のブラシレスモータを一部断面して示した
図である。

【図５】従来のブラシレスモータにおいて、ステータ組
立体の金属プリント基板を示した裏面図である。

【図６】従来のブラシレスモータにおいて、ロータ組立
体を示した斜視図である。

【図７】ＭＲ素子の特性を示した図である。

【図８】ＭＲ素子の接続状態を示した図である。

【図９】回転駆動用磁石の漏れ磁束によるＭＲ素子のＦ
Ｇ信号への影響を説明するための図である。

【図１０】図９（Ｂ），（Ｄ）の時間軸を拡大した図で
ある。

【符号の説明】

１Ｂ…第１実施例のブラシレスモータ、１Ｃ…第２実施
例のブラシレスモータ、１０…第１，第２実施例のブラ
シレスモータにおけるステータ組立体、１４…回転駆動
用コイル、１６…ＭＲ素子、２０Ｂ…第１実施例のブラ
シレスモータにおけるロータ組立体、２０Ｃ…第２実施
例のブラシレスモータにおけるロータ組立体、２１…ロ
ータヨーク、２２…回転軸（キャプスタン軸）、２４…
回転駆動用磁石、２４ａ…弱着磁部又は無着磁部、２５
…ＦＧ用多極磁石。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動用コイルを設けたステータ組立体
   と、 ロータヨークの中心部に回転軸を保持し、且つ、前記ロ
   ータヨークの外周部にＦＧ用多極磁石を設け、且つ、前
   記ロータヨークの内周部に前記回転駆動用コイルに対向
   してＮ極とＳ極とを組み合わせて２ｎ（ｎは正の整数）
   極の回転駆動用磁石を設けたロータ組立体とを備え、前
   記ＦＧ用多極磁石によりＭＲ素子でＦＧ出力信号を検出
   し回転を制御するブラシレスモータにおいて、 前記回転駆動用磁石外周の磁極切換部に、１箇所おきに
   ｎ個の弱着磁部又は無着磁部を設けたことを特徴とする
   ブラシレスモータ。
2. 【請求項２】回転駆動用コイルを設けたステータ組立体
   と、 ロータヨークの中心部に回転軸を保持し、且つ、前記ロ
   ータヨークの外周部にＦＧ用多極磁石を設け、且つ、前
   記ロータヨークの内周部に前記回転駆動用コイルに対向
   してＮ極とＳ極とを組み合わせて２ｎ（ｎは正の整数）
   極の回転駆動用磁石を設けたロータ組立体とを備え、前
   記ＦＧ用多極磁石によりＭＲ素子でＦＧ出力信号を検出
   し回転を制御するブラシレスモータにおいて、 前記回転駆動用磁石の漏れ磁束を前記ＭＲ素子で検出
   し、該漏れ磁束を相殺するように着磁電力を制御して前
   記ＦＧ用多極磁石を形成したことを特徴とするブラシレ
   スモータ。