JPS60187251A - 周波数発電機を内蔵するデイスク型ブラシレスモ−タ - 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】 本発明は周波数発電機を内蔵するディスク型グラシレス
ｅ−夕に関する。

従来、この種の周波数発電Ｎ？４を内蔵するディスク型
グラシレスｅ−夕としては、回転子を構成する界磁マグ
ネット（駆動用ｆｆｌ＆）に面対向するステータ電機子
面に周波数発電機形成用のくし歯状ノ導電パターンを形
成したプリント基板を配設し。

該４７電パターンと界磁マグネット（マグネットロータ
）とで周波数発電機を形成したものが知られている。ま
た他の周波数発電機を内蔵するディスク型グラシレス〔
−夕としては、回転子を構成するマグネットロータ面に
、更にもう一度、Ｎ、Ｓの磁極を細かな等間ピッチで有
する周波数発電機形成用ｋｌを形成するための着磁を行
なって、同一面に周波数検出用磁極と駆動用磁極とを形
成したマグネットロータを形成し、該マグネットロータ
の駆動用磁極と面対向するステータｔｒＬ磯子面に。

七記周波数発電機形成用磁仇と面対向する位置に周波数
発電機形成用のくし歯状の導電パターンを形成したプリ
ント基板を配設し、該導電パターンと上記周波数発電機
を形成したものとなっている。

以上が、主な周波数発電機を有するディ、スフ型７ラシ
レスｅ−夕の代表例である。

前行の例のものは、クシ歯状の導電パターンの半径方向
の線分群がマグネットロータのＮＱとＳ極の境界部を相
対的に通過していくことで発生する周波数発電圧を定速
制御に利用するものである。

このものは１位置決めＤやっかいな周波数発電機形成用
磁極を着磁形成しないで済むので、安価に量産できる利
ζがある。しかし、導電パターンの半径方向の線分群が
、マグネットロータの１回転当りにおいて、マグネット
ロータのＮｔｉとＳ極との境界部を通過する数が少ない
ために少ない発電周波数しか得られず、この結果、高い
周波数電圧が得られず、この為に精度が良く、定速制御
のできる周波数発電機を有するディスク型グラシレスＣ
−夕を借成し得ない欠αを有する。

これに対し、後＃　６周波数発ｙ１１を有するディスク
型グラシレスｅ−夕は、マグネットロータ面に更に周波
数発電機形成用のための着磁を行なわなければならない
ため、着磁工程が１回分だけ増加するので、高価になる
欠へかある。しかし、着磁工程か１回分増加するが、周
波数光′心機形成用磁極を着磁形成しているので、すな
わら、発電機形成用磁化は細かな等間隔ピッチで多数の
Ｎ、　Ｓの磁極を形成しているので、上記導電パターン
の発電に寄与する線分群が周波数検出用磁（返のＮとＳ
極との磁（−の境界部を通過する数が多くなるため、よ
り多くの発電周波数（信号）が得られるために、高い周
波数発電々圧を得ることができるので、極めて精度が良
い定速制御のできる周波数発電機を有するディスク型グ
ラシレスｅ−夕を構成し得て望ましいっ ここにおいて１回転子であるマグネットロータの周速度
は外周部はど回転速度が速いため、駆動用磁極又は周波
数発電様形成用磁極と面対向配設するくし歯状の導電パ
ターンは、プリント、ＩＪ板面の外周部に形成した方が
、より大きな振幅の周波数発電々圧が得られて、より精
度よく定速制御を行なうことのできるグラシレスｅ−夕
を構成し得る。

また通常グラシレスｅ−夕では、界磁マグネットの位置
により、所定の電機子コイルに所定の方向の電流を通電
しなければならないため１位置検知手段を設ける必要が
ある。ここに最近のブラシレスｅ−夕では、ホール素子
、ホールＩＣ，磁気抵抗素Ｐ等の磁電変換素子を位置検
知素子として用いている。該位置検１：Ｏ素子を配設す
るのに、種々の方法があるが、上記クシ門状の導電パタ
ーンを形成したプリント基板を利用するのが１周波数発
電機を有するディスク型グラシレスｅ−夕ヲ安価に量産
し得て望ましい。Ｌ記位置検翅索子は。

位置決めに当ってその精度を非常に要求されるもので、
ｈ記くし歯状の導電パターンを形成したプリント基板の
外周部１こ配設するほど、高精度に位置決めできる。位
置検知素子のプリント基板への配設方法としては、ｈ記
導電パターンを形成したプリント基板の背面に、位置検
知素子を容易且つ位置精度良く固定するために、上記プ
リント基板に位置検知素子収納用の透孔をあけるものが
行えられる。しかし、かかる透孔は、に記等電パターン
と対向しないプリント基板面部に形成しなければならな
いため１通常、１記透孔又は導電パターンのいずれか一
方を内側に形成する必要がある。

ここに丘記尋電パターンを優先して、プリント基板の外
周に形成した場合には１位置検知素子の位１こ決めかや
りかいで、容易に量産できず、しかも位置決め精度が悪
くなるので性能の劣下をきたし、また位置検知素子収納
用の透孔を優先して、プ！Ｊ７）ｉ板の外側に形成した
場合には、クシ歯状の等電パターンから得られる周波数
発電々圧出力は、振幅が小さくなり、精度良く定速制御
できる周波数発電機を有するディスク型グラシレスｅ−
夕を溝成し得ない欠弘があった。また周波数発電機形成
用磁極は、例えば、フェライトで形成しり円環状のマグ
ネットに、その厚手方向に２ｐ（ｐは１以上の正の整１
＆）他の駆動用磁（趣を着磁形成した後、当該駆動用磁
極面に正しい泣１ａ決めを行なって１周波数発電機形成
用磁仏を着磁しないと１周波数発電々圧出力が得られな
かったり。

あるいは精度の良い周波数発電機を有するディスク型ブ
ランレスｅ−夕が得られない欠弘力５ある５更にまた。

従来の周波数発電機を有するディスク型グランレスｅ−
夕は１回転子を（鱈成するマグネットロータと面対向Ｔ
る固定側位置６ζ配設したステータ電機子面に１周ｅＬ
数発電機形成用のくし歯状の等電パターンを形成したプ
リント基板を配設しなければならず、該プリント基板の
厚み分だけエアーギャップか増長するので、その結果１
強い回転トルクが得られない欠点がある◎ 本発明の周波数発電機を内蔵するディスク型ブラシレス
６−夕は、上記事情を鑑みてなされたもので、やっかい
な位置決めを必要としないで、界磁マグネットの外周に
同波数発電機形成用の磁極を他めて容易に形成できて、
大きな振幅の高い瓜波数発電々圧を得て極めて精度の良
い定速制御ができるようにすると共に、マグネットロー
タと面対向する固定側位１δに配設したステータ電橙子
面嘉こ、周波数発電（成形成用のくし歯状の導電パター
ンを形成したプリント基板を配設する必要性をなくして
、大きな回転トルクを得ることができるようにすること
を目的としてなさｇたものである。

かかる本発明の目的は、外周部に細かな等間隔ピッチで
凹凸を有するようにプラスチックマグネット等のマグネ
ットで円板状若しくはフラットな円環状のマグネットロ
ータを形成し、該マグネットロータにＮ、Ｓの磁極を周
方間に交互に有するように軸方向に着磁して２ｐ（ｐは
２以との正の整数）他の駆動用！ａ極を形成し、と記凹
凸を有するマグネットロータの外周にＮ＆又はＳ＆のい
ずれか一方の磁極を着磁することでＮ１哩又はｓＬａの
強弱の磁極を細かな等間隔ピッチで有する周波数発電機
形成用磁極を形成し、を記マグネットロータの駆動用磁
極と面対向する固定側位ｆｅｌｌζステータ電機子を配
設し、上記７ダネツトロータの周波数発電似形成用磁極
と対向する固定側に周波数発電機形成用のクシ歯状の導
電パターンを設けた周波数発電機を内蔵するディスク型
ブラシレスＥ　−タを提供することｌこよりで達成さイ
Ｌる。

以下、図面を参ｊ（１シつつ本発明の一実施例を説明す
る。

第１図は本発明の一例として示す周波数発電機を内蔵す
るディスク型グラシレスｅ−夕１７．）Ｆａ　断面図で
ある。

１は周波数発電機を内蔵するディスク型ブラシレスＥ−
９％２は該ディスク型グランレス日−タ１のケーシング
で、磁性体によって形成している。

６．４はケーシング２っｌ１ｌｉ１１中心部に装着され
た軸受、５は軸受３，４によって回動自在に軸支された
回転軸、６は回転軸５に一体化されたマグネットロータ
　（界磁マグネット）で１回転軸５と共に回転子を構成
する。マグネットロータ６Ｉれ回転軸５を適宜な図示し
ない型に装着した後に、プラスチックの創出成形手段と
同様に、適宜な型にプラスチックマグネットを注入し、
冷却固化して、型から取り出すことで回転軸５と一体化
する。マグネットロータ６は、第２図に示すように外周
部に細かな等間「１゛５ピツチで凹凸を有するように上
記型を設計して置く必要がある。また上記型に（ハその
外周部磁性体リング７を装備しておき、上記のようにプ
ラスチックマグネットの射出成形手段をｈ出こしてやる
と、磁性体リング７を介して外周部に細かな等間Ｐｆ’
５ピッチで、第２図に示ずように凹凸を有するプラスチ
ックマグネットからなる回転軸５と一体化した円板状の
マグネットロータ６か形成される。該マグネットロータ
６は、Ｉｌ’Ｊ方回ｌこＮ、　Ｓの磁極が交互に有１１
−るようにφｍ一方ｒｊＪ　１こ２ｐ　（ｐは２以上の
正の車数）他の駆動用−（−６ａを着磁形成している。

この伜ｊでは、駆動用磁極６ａは、Ｎｏ　５（７Ｊ磁他
を交互に有する４他のものに着磁形成している。該駆動
用磁極６ａの外ｎ部に設けた磁性体リング７の外周部ｌ
こ、外周部に凹凸を有するプラスチックマグネット部の
外周にはＮ（瓶の着磁を行なうことで、凸部には強いＮ
１ｍ着磁部を、凹部には弱いＮ′極着磁部を交互に細か
な等間隔ピッチで有する周波数発電機形成用磁極６ｂを
着磁形成する。弱いＮ′他着磁部はＳ極と同様の作用を
なす。従って、マグネットロータ６の外ｎ部には、Ｎ、
Ｓのｆａｉｒｘを交互に細かな等間隔ピッチで着磁した
周波数発電機形成用磁極を形成したと同じになる。尚、
上記凹凸を有するマグネットロータ６の外周にＳ極の着
磁を行なって周波数発電銭形成用磁極６ｂを着磁形成し
ても良く、この場合には、凸部に強いＳ極着磁部が、四
部に（は弱いＳ′他若磁部が交互に細かな等間隔ピッチ
で着磁形成され、結果として、マグネットロータ６の外
周部には、Ｎ、Ｓの磁極を交互に廁がな等間隔ピッチで
着磁した周波Ｗｔ電機形成用磁極を形成したと同じよう
になる。このように１本発明においては、予めマグネッ
トロータの外ｎ部に細かな等間隔ピッチで凹凸を形成し
ているため、単にその外周部にＮｌｋ又はＳ極のいずれ
か一方の磁（龜をも着磁するだけで、規則正しく周波数
検出用磁極を着磁形成できるので、従来のように正しく
位１δ決めしなければならないというやっかいさがなく
なるので、極めて容易に量産できる。また周波数検出用
１磁極を形成するのに当って、従来において、Ｎ、Ｓの
磁極を細かな等間隔ピッチで着磁するために複雑で、高
価な着磁ヨークを用いなければならないのに対して１本
発明によれば、Ｎ又はＳのいずれか一方の磁極を着磁す
れば良いので、安価な着磁ヨークを用いることができる
利弘がある、尚、マグネットロータ６をプラスチックマ
グネットの射出成形手段により回転軸５と一体化形成し
ない場合には、マグネットロータ６は円環状又は円板状
（この場合には、適宜な手段により、中心部に透孔を形
成する）に形成し１回転軸５に敗り着けたロータヨーク
の下面に固着してやると良い。

尚、磁性体リング７を設けた理由は１局波数発電機形成
用磁他６ｂか駆動用磁極６ａの強い磁束ｋｆ、％３　Ｗ
を受けないようにするためである。９はマグネットロー
タ６の駆動用磁極６ａと面対向するケーシング２面に固
設されたステータミス子で、例えば、発生トルクに寄与
する半径方向の導体部の開角か駆動用磁極６ａの一磁（
−幅と略等しい幅の扇枠状ｌこ右同形成された電機子コ
イル１０分３個等間隔配置して形成している。３個の電
機子コイル１０を用いたのｌｉｅ　効率の良い３相のデ
ィスク型グラシレスｅ−夕１とするためである。１１は
位置検知素子として用いたホール素子、ホールＩＣ１磁
気抵抗素子等の磁電変換素子で、各１個をそれぞれの電
機子コイル１１の枠内空胴部の適宜位置に配設している
。１２はフレキシブル帯状刃。

マグネットロータ６の周波数発電機形成用磁極６ｂと対
向するケーシング２の内面に固着されている。１３はフ
レキシブル帯状１２１こ形成さ１また周波数発電機形成
くし歯状の導電パターンである。

１３ａは導電パターン１６の発電に寄与する回転軸５に
平行な発電線素で、１３ｂ、１３Ｃは導電パターン１６
の出力端子である。ｄλ電パターン１６は、その発電線
素１３ａのピッチが１周波数発電機形成用磁４ｍ６ｂの
ピッチと等しい間隔で該磁１ｋ　６　ｂと同数を有する
ような形状のリング状のものに形成されている。

従って、マグネットロータ６の周波数発電機形成用Ｊ４
に６ｂが形成する空隙部８の磁束密度波形１４は第３図
に示すように凹凸の波形になる。このため１周波数発電
機形成用磁他６ｂによって形成される磁束密度波形１４
を取り出すことで、発電用周波数が得られるので、この
発電用周波数をＦ−Ｖ変換回路を用いて発電々圧に変換
してやれば、速度制御用の電圧か得られるつ従りて１通
電Ｂ＋’制御回路に電源が没入され、磁電変換素子１１
がマグネットロータ６の駆動用磁極６ａのＮ４Ｍ又は８
４１のいずれかを検出すると、所定方向の回転トルクを
得てマグネットロータが所定方向に回転するように、を
註電変換号２子１１の出力に基いて通電制御回路が動作
し、電磯子コイル１０には所定方向の通電が行なわれ、
マグネットロータ６は所定方向に回転する。またマグネ
ットロータ６が回転すると１周波数発電機形成用磁６６
ｂと導電ノり一ン１３とが相対的回動をなすので、導電
、Ｘ６ターン１３の出力端子１３ｂ、１３Ｃから回転速
度に応じた周波数の検出出力が得られる。すなわら。

導電パターン１６の回転軸方向の一本１δきの発電線素
１３ａ群が１例えば１周波数発電機形成用磁ｈ６ｂＯ）
Ｎｌｋと対向しているとき、これらの間の線素１３ａ群
はＲ極に対向する。これによつて各線素１３ａに周波数
発電機形成用磁極６ｂの回転速度に応じた同方向の起電
力が発生し、導電パターン１６の出力端子ＩＳｂ、１３
Ｃからロータの回転速度に応じた周波数の検出出力が得
られる。

尚１周波数発電機形成用磁極６ｂによるパルス状磁束は
間欠的に現われるか、導電パターン１３が第２図に示す
ように全周に形成されているので、検出出力は連続波で
得られる。また周波数発電機形成用磁極６ｂにピッチむ
らがあっても、複数の発電線素１３ａ群を有する導電パ
ターン１６によってピッチむらは平均化され、ロータの
回転数が一定のとき一定の周波数の検出出力か得られる
。

ロータ回転数の変動分は検出出力の周波数変調成分とし
て取り出される。

また、その回転速度は１周波数発電機形成用磁＜Ｔｉ＜
　６　ｂと導電パターン１３によって形成された周波数
発電機からの信号を回転速度制御回路にフィードバック
してやることで、マグネットロータ６を一定の回転速度
で回転させることができる。　４゜上記から明らかなよ
うに、本発明の周波数発電機を内蔵するディスク型グラ
シレスｅ−夕は、高価な着磁ヨークを必要とせず、また
やっかいな位置決めを必要とせず、極めて容易に精度良
く周波数発電機形成用磁極の外周に着磁形成できるため
。

極めて容易に該周波数発電機形成用磁極を形成でき該磁
極とこれに対向する周波数発電機形成用のくし歯状の導
電パターンとで、大きな振幅が得られ、この結果、高い
周波数発電々圧が得られるので・大きなスペースをとる
ことなく精度の良も）周波数発電機を安価に内蔵できる
。またマグネットロータと面対向する固定側位置に配設
したステー、　タ電機子面に１周波数発電機形成用のク
シ画状の導電パターンを形成したプリント基板を配設す
る必要がないので、エアーギャップを増長しないでＩ茫
５♂！ン 済むＯで、大きな回転トルクを発生する周波数発電機 ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例として示す周波数発電＋幾全
内Ｊ我するディスク型ブラシレスモータの縦断面図、第
２図は第１図のマグネットロータと発電機形成用のくし
歯状専市パターンとの対応関係を示す部分４４祝図、第
３図はマグネットロータの周波数発電機形成用磁極の形
成する窒隙部の脩束智度波形である。 特許出願人 ブラザー工業株式会社 代表取締役　河　；１１リ　勝　二

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周部に細かな等間隔ピッチで凹凸を有するよう
   にプラスチックマグネット等のマグネットで円板状若し
   くはフラットな円環状のマグネットロータを形成し、該
   マグネットロータにＮ、５Ｉ７）磁極を周方向に交互に
   有するように軸方向に着磁して２ｐ（ｐは２以上の正の
   整数）極の駆動用磁極を形成し、上記凹凸を有するマグ
   ネットロータの外周にＮ極又はＳ極のいずれか一方の磁
   極を着磁することでＮ色又はＳ極の強弱の磁極を細かな
   等間隔ピッチで有する周波数発電機形成用磁極を形成し
   、上記マグネットロータの駆動用磁極と面対向する固定
   側位置にステータ電機子を配設し、上記マグネットロー
   タの周波数発電機形成用磁（−と対向する固定側位置に
   周波数発電機形成用のくし歯状の導電パターンを設けた
   ことを特徴とする周波数発電機を内蔵するディスク型ブ
   ラシレス〔−夕。
2. （２）上記マグネットロータは、駆動用磁極と周波数発
   電機形成用磁極との間Ｉｃ　ｌ１Ｆｉ性体リングを介し
   てｅ−ルド形成されたことを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の周波数発電機を内蔵するディスク型ブ
   ラシレス〔−タ。
3. （３）上記マグネットロータは、これを〔−ルド形成す
   る際に回転軸をも一体化するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第は）項又は第（２）項記載の周波数
   発電機を内蔵するディスク型ブラシレス〔−タ。
4. （４）上記ステータ電機子はコアレス電機子であること
   を特徴とする特許請求の範りｍ第（１）項乃至第（３）
   項いずれかに記載の周波数発電機を内蔵するディスク型
   ブラシレス〔−タ。
5. （５）上記コアレス電機子は、発生トルクに寄与する半
   径方向の発生トルクに寄与する導体部の開角が上記ｇ１
   １動用磁（歳の磁極幅と略等しい輻ｆこ形成された電機
   子コイル群からなることを特徴とする特許請求の範囲第
   （４）項記載の周波数発電機を内蔵するディスク型ブラ
   シレス６−タ。
6. （６）１導電機子コイル群は互いに重ならないように等
   間隔配設されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   （５）項記載の周波数発電機ｒ機を内蔵するディスク型
   ブラシレスＥ−タ。