JPS58215964A - 無刷子電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばフロッピーディスク装置などの磁気記
録装置において、磁気記録用円板を直接回転駆動させる
に適した無刷子（ブラシレス）電動機に関するものであ
り、特に高性能の周波数発電機（以下、ＦＧと略称する
）を電動機内にコンパクトに組み込み、同時に電動機の
漏洩磁束による磁気ヘッドのノイズを低減するようにし
た無刷子電動機を提供するものである。

磁気記録円板を一定の回転速度で回転させる為の無刷子
電動機は、ＦＧに回転速度に対応する交流信号を発生さ
せ、交流信号の周波数に応じて励磁巻線に流す駆動電流
を増減して、回転速・度を安定化するように構成されて
いる。このような無刷子電動機は、ＦＧに回、転速度に
封じた正確な交流信号を発生させなければならないのは
いうま′でもないが、磁気ヘッドにノイズを発生させな
い為に漏洩磁束を極力少なくなるように構成されなけれ
ばならない。

しかし、従来の例えばスリットを有した遮光板を回転子
に設け、光学手段で回転子の回転速度に対応する交流信
号を発生するＦＧを備え／こ無刷子電動機は、回転子の
回転速度に応じた良好な交流信号を得ることができるが
、遮光板や光学素子を配設する為に構造が複雑でしかも
大きくなるという欠点を有している。まだ、このような
無刷子電動機で磁気記録円板を直接回転させた場合は、
遮光板や光学素子を配設する為に切り欠いたシールド部
組が漏洩磁束に対し十分な磁気シールドを果さず、磁気
ヘッドにノイズが発生するという欠点を有していた。

本発明は上記の点に鑑みてなされだもので、回転子に結
合された円板状永久磁石の外周面部に形成したＦＧ用感
磁極部、そのＦＧ用感磁極部対向する７−ルドケースの
内周部に配設したジグザグ状の導電性パターンを形成し
た町撓性部組を含めてＦＧ部を構成することにより、小
型で部品点数の少ない、しかも大幅に漏洩磁束を低減し
うる無刷子電動機を提供するものである。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図ｄ］本発明の一実施例である無刷子電動機を用い
たティスフ型磁気記録装置（フロノピーティスクドライ
ブ装置）の要部構成図である。第１図において、１は無
刷子電動機２によって回転駆動されるノート状の磁気記
録円板（フロッピーディスク）であり、同心円状のトラ
ンク毎にデータが磁気記録される。。３は磁気記録円板
１上に磁気記録されだデータを読み出したり、まだはデ
ータを磁気記録円板１に書き込む為の磁気ヘッドである
。微小角度の回転が可能なステッピングモータ４は、ス
テッピングモータ４の回転軸に巻回されたスチールベル
ト５と、レールに沿って走行可能な台車にスチールベル
ト６を係止したヘッドキャリッジ６で位置決め機構を構
成し、磁気ヘッド３を所定の位置寸で正確に移動させる
。

第２図は本発明の無刷子電動機２の機構部の一例を示す
一部切欠斜視図である。

第２図において、磁気記録円板１は回転軸子に着脱可能
に装着される。回転軸７は、円板状永久磁石８を固着し
た磁性体製回転子９の中心穴に圧入され、ラジアル軸受
１０とスラスト軸受１１（第３図参照）で回転自在に支
持される。１２は励磁巻線１３ａ〜１３ｄを円板状の磁
性板１２ａ上に配設してなる固定子で、ホール素子など
の磁気効果素子１イａ、１４ｂからなる位置検出器１ｓ
も磁性板１２ａ上に配置されている。１６は固定子１２
に固定された円筒状の強磁性材料からなる／−ルドケー
スで、これは円板状永久磁石８を空隙を有して覆い、か
つ、その内周面には可撓性のある帯板状のプリント基板
１７が貼着されている。

シールドケース１６と固定子１２の磁性板１２ａは円板
状永久磁石８の磁束を外部からシールドする。ラジアル
軸受１ｏとスラスト軸受１１は、そむぞれシールドケー
ス１６の上部中央と固定子１２の中央部に配設されてい
る。

第３図は励磁巻線１３ａ〜１３ｄと、スラスト軸受１１
と、磁気効果素子１４ａ、１４ｂから成る位置検出器１
５を配置した固定子１２の斜視図である。

この第３図において、励磁巻線１３ａ〜１３ｄは、スラ
スト軸受１１を中心にそれぞれ９ｄの等角度間隔で磁性
板１２ａ上に配設されている。位置検出器１５を構成す
る磁気効果素子１４ａ、１４ｂは、励磁巻線１３ａと１
３ｂの中間と励磁巻線１３ａと１３ｄの中間位置にそれ
ぞれ配設されている。

第４図は、回転子９に固着され／ζ円板状永久磁石８の
磁極部の極性を示した刷視図である。

第４図において、円板状永久磁石８は、底面に等角度毎
にＮ極とＳ極が交互にくり返す６極の磁極部を有する。

さらに円板状永久磁石８は、外周面に等間隔でＮ極とＳ
極を交互にくり返す９ｏ極の磁極部を有する。ここで、
外周面の磁極の極数（９０極）は、底面の磁極の極数（
６極）に対し整数倍（本実施例では１６）に着磁されて
おり、底面の磁極部の影響を少なくしている。

底面の磁極部（６極）は、外周面の磁極部（９０極）と
比較して面積が広く磁束量も多い。その為、外周面の磁
極部（９０極）が底面の磁極部（６極）の漏れ磁束の干
渉を受ける。もし、外周面の磁極部の極数が底面の磁極
部の極数の整数倍でない場合は、底面の磁極の漏れ磁束
が外周面の磁極部に不均一な磁束の乱れを起し、外周面
の磁極の極数と実際のＮ極とＳ極の極数が一致しなくな
り、ＦＧとして使用できなくなる。従って、外周面の磁
極部の極数は、底面の磁極部の極数の整数倍でなければ
ならない。さらに円板状永久磁石８の底面のＮｉ、Ｓ極
の切り換わりと外周面のＮ極、Ｓ極の切り換わり方向を
一致させる上において、外周面の磁極部の極数は、底面
の磁極部の極数の奇数倍であることが望ましい。

第５図（ａ）は、ラジアル軸受１ｏを上部中央に設け、
可撓性のある帯板状プリント基板（以下、ＦＰＣと称す
）１７を内周面に貼り伺けたシールドケース１６の一部
切欠斜視図であり、第５図（ｂ）は上記ＦＰＣ１７を平
板上に展開して見た展開図である。

第６図（ａ）において、シールドケース１６の内周に接
着剤などで貼り付けられたＦＰＣｌ　７は、円板状永久
磁石８の外周面の磁極部と微かな空隙を有して対向する
。まだ、ミールドケース１６は、円板状磁石８の外周面
の磁極部の磁気抵抗を下げるバックヨークとしての効果
が有り、ＦＰＣｌ７が対向する外周面の磁極部の磁束密
度を向上させている。

第５図（ｂ）において、ＦＰＣｌ７は、円板状永久磁石
８の外周面の磁極部（９０極）の磁極ピッチに□合わせ
て配線を蛇行させたジグザグ状の導電性パターン（コイ
ル）１７ａが周知の印刷配線技術で形成されており、空
隙を有して対向する円板状永久磁石８の外周面の磁極部
の磁束と鎖交して出力端子１７ａ　、　１７ｂに交流電
圧まだは交流信号を発生する。

このように、シールドケース１６と、その内周に貼り付
けられたＦＰＣｌ７は、無刷子電動機２の内部にコンパ
クトに組み込まれ、しかも十分な交流信号を発生するこ
とが可能である。

第６図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は、円板状永久
磁石８の外周面の９０極の磁極部の極性上、ＦＰＣｌ７
のジグザグ状導電性パターン１７ａとの位置関係を示す
要部拡大断面図で、第６図（、）の円板状永久磁石８の
回転角度位置を基準として、（ｂ）は円板状永久磁石８
が４°回転した場合を示し、（ｃ）は円板状永久磁石８
が８°回転した場合を示す。

第６図（ａ）において、円板状永久磁石８の外周面の磁
極部の磁束は、ＦＰＣｌ７のジグザグ状導電性パターン
と鎖交する。フレミングの右手の法則により、ジグザグ
状導電性パターンのＧ　、　Ｇ’間に＋Ｈの電圧が発生
する。

第６図（ｂ）は（ａ）の円板状永久磁石８が４°回転し
た時の磁束とジグザグ状導電性パタ〜ンの位置関係を示
したものである。第６図（ｂ）において、ＦＰＣｌ　７
のジグザグ状導電性パターンと鎖交する磁束は、（ａ）
と逆方向になり、フレミングの右手の法則により、ジグ
ザグ状導電性パターンのＱ、Ｇ’間に負の電圧を発生さ
せる。

第６図（Ｃ）は、（ｂ）の円板状永久磁石８がさらに４
゜回転した時〔（ａ）から８°回転した時〕の磁束とジ
グザグ状導電性パターンの位置関係を示しだものである
。第６図（ｃ）において、ＦＰＣｌ７のジグザグ状導電
性パターンと鎖交する磁束は、（ｂ）と逆方向になり、
（ａ）と同様にジグザグ状導電性パターンのＧ、Ｃｉ’
間に正の電圧を発生させる。

このように、円板状永久磁石８（０回転子９）が４°回
転する度に出力電圧は反転し、回転子９の１回転（３６
ｄ”）で４５ザイクルの交流電圧波形がＦＰＣｌ７の出
力端子１７ｂ、１００間に発生する。

第７図は無刷子電動機２の漏洩磁束と、磁気記録円板１
と磁気ヘッド３の関係を示しだ要部断側同図である。

第７図において、磁気記録円板１が無刷子電動機２０回
転軸７にターンテーブル２１を介して装着されており、
磁気記録円板１にデータを記録。

再生する磁気ヘッド３は、無刷子電動機２の近傍に配置
されている。

しかし無刷子電動機２の内部の回転子９に固着されだ円
板状永久磁石８は、底面の６極の磁極部から点線で示さ
れるような漏洩磁束を発生しており、磁気記録円板１を
回転駆動すると、回転子９の１回転当り６回の交番磁界
が発生する。そこで、外部磁界の影響を受けやすい磁気
ヘッド３は、円板状永久磁石８の漏洩磁束から遮断され
る機構を要する。、 本実施例において、円板状永久磁石８は磁気記録円板１
と回転子９間に配され、円板状永久磁石８の上部端面と
外周面を覆う強磁性材料製のシールドケース１６と円板
状永久磁石８の下部端面を覆う円板状の固定子１２の磁
性板１２ａで略々全面が磁気シールドされている。

従って、本実施例の無刷子電動機２の近傍に配置された
磁気ヘッド３は、円板状永久磁石８からの漏洩磁束に影
響されることなく、磁気記録円板１にデータの書き込み
、まだは読み出しを行うことが可能である。さらにＦＧ
は、ＦＰＣ１７を７−ルドケース１６の内周に貼り付け
た構成であるにもかかわらず、シールドケース１６で磁
気シールドされている為に外部ノイズに対して強く、円
板状永久磁石８の外周面の磁極とシールドケース１６で
磁路を形成して磁束密度を向上させている為に出力信号
が大きい等の特長を有している。これにより本実施例の
無刷子電動機２は、小型で量産性の優れた。しかも高性
能なものとなる。

第８図は本発明に係る無刷子電動機の電気回路の構成例
を示した要部ブロック図である。

同図において、１８はＦＰＣ１７の出力端子１７ｂ、１
７ｃ間に発生する回転子９０回転速度に応じた交流信号
を取り出す為に、信号周波数取から回転子９の回転速度
に対応する電圧を発生する速度ディスクリ回路である。

駆動回路２０は。

位置検出器１６の磁気感応素子１４ａ、１４ｂの出力を
論理処理し、固定子１２の各相の励磁巻線１３ａ〜１３
ｄを、トランジスタなどの半導体を用いたスイッチング
手段で切換え、速度ディスクリ回路１９の出力電圧に対
応した駆動電流を各相の励磁巻線１３８〜１３ｄに順次
流し、回転子９に駆動トルクを与える。これにより回転
子９は所定の方向に回転する。ここで、例えば回転子９
０回転速度が設定回転速度より遅い時は、ＦＰＣ１７に
発生する交流信号の周波数が低くなり、増幅器１８を介
した速度ディスクリ回路１９の出力電圧が上がり、駆動
回路２ｏの励磁巻線１３ａ〜１３ｄに流れる電流が増え
、回転子９に馬える駆動トルクが増える。それにより回
転子９は加速されて回転速度を早める。逆に、回転子９
０回転速度が設定回転速度より早い時は、ＦＰＣ１７に
発生する交流信号の周波数が高くなり、増幅器１８を介
した速度ディスクリ回路１９の出力電圧が下がり、駆動
回路２ｏの励磁巻線１３ａ〜１３ｄに流れる電流が減少
し１８回転子９に与える駆動トルクが減小する。それに
より回転子９は、減速されて回転速度を遅くする。

このように回転子９は、上記回路系によって一定回転速
度で回転するように設定される。

以上の説明から明らかなように、本発明は、回転子に結
合されだ円板状磁石の外周面にＦＧ用の磁極部を設け、
円板状磁石の漏れ磁束を磁気シールドする為に設けられ
だ７−ルドケースの内周部に装着したジグザグ状導電性
パターンを有する可撓性部材とでＦＧを構成するように
したため、外部ノイズに対して強く、出力の大きい良好
な交流信号を発生するＦＣｉを内蔵した小型で量産性の
優れた。しかも磁気ヘッドを近傍に配置してもノイズを
発生させることのない無刷子電動機を実現することがで
きるものである。特に本発明を磁気記録装ｆｆ、　（７
０ソピーデイスクドライブ装置など）だ、しかも太幅に
小型化された磁気記録装置を提供することが可能であり
、その効果は非常に大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無刷子電動機を用いた磁気記録装置の
一例の要部構成図、第２図は本発明の一実施例に係る無
整流子電動機の機構部の一部切欠斜視図、第３図は同実
施例の固定子部分の斜視図、第４図は同実施例の円板状
永久磁石の磁極の極性を示した下面斜視図、第５図（、
）は同実施例の７−ルドケースの斜視図、第５図（ｂ）
は同実施例のＦＰＣの展開図、第６図（ａ）　、　（ｂ
）　、　（ｃ）は同実施例の円板状永久磁石の外周面の
磁極部の極性とＦＰＣの導体パターンの関係を示す要部
断面図、第７図は同実施例における円板状永久磁石の漏
洩磁束を示した要部断面図、第８図は同実施例の電気回
路のブロック図である。 １−・磁気記録円板、２・・・ｌ・無刷子電動機、３−
　ノールリドケース、１了−・・Ｆ　Ｐ　Ｃ，１９−速
度ディスクリ回路、２０　・・・駆動回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１”
’　　−−一−−−−−−−１ 第２図 レー　　　　　　　′ 第３図 第４図 第５図 （α） （１７２ ／７ｃ 第６゛図 （（２１ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２Ｍ（ただし、Ｍは整数）極の第１の磁極部と２Ｎ（た
   だし、ＮはＭより大きい整数）極の第２の磁極部を有す
   る円板状磁石を回転軸に！Ｓ６してなる回転子と、前記
   円板状磁石の第１の磁極部と対向する複数相の励磁巻線
   を配設した固定子と、前記円板状磁石の少なくとも外周
   面を空隙を保持して覆う強磁性材料のシールド部材と、
   前記回転子の回転角度位置に対応する電気信号を発生す
   る位置検出器と、前記円板状磁石の第２の磁極部の磁束
   を検出し前記回転子の回転速度に対応する周波数の交流
   電気信号を発生する速度検出器と、前記速度検出器の出
   力信号より前記回転子の回転速度に対応した電圧または
   電流を発生する速度ディスクリ回路と、前記固定子の複
   数相の励磁巻線をスイッチング手段で切り換えて前記速
   度ディスクリ回路の出力に応じた駆動電流を流す駆動回
   路を具備し、前記円板状磁石の第１の磁極部は一方の端
   面上に軸方向に形成され、第２の磁極部は外周面上に径
   方向に形成され、前記速度検出器は、前記円板状磁石の
   外周面と対向する前記シールド部材の内周面に装着され
   、かつ面部に、前記第２の磁極部からの磁束が鎖交して
   交流信号を発生するジグザグ状の導電性パターンが形成
   されだ可撓性部材を含めて構成されていることを特徴と
   する無刷子電動機。