JP2022057878A - ロータマグネット、モータ及びテープドライブ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性が、正転時と逆転時とで変化することを低減できるロータマグネット、それを備えるモータ及びテープドライブを提供する。【解決手段】ロータマグネット２２は、上下に延びる中心軸Ｊ回りに回転可能な筒状のロータマグネット２２である。第１極性に着磁された第１磁極領域と、第１極性とは逆極性の第２極性に着磁された第２磁極領域と、が、周方向に並んで配置される。第１磁極領域及び第２磁極領域の磁極境界の上端及び前記磁極境界の下端は、周方向の同じ位置に配置される。ロータマグネット２２は、上スキュー部と、下スキュー部と、接続部と、を有する。上スキュー部は、磁極境界の上端から下側に向かうに従って周方向の一方に傾斜する。下スキュー部は、磁極境界の下端から上側に向かうに従って周方向の他方に傾斜する。接続部は、上スキュー部の下端と下スキュー部の上端とを接続する。【選択図】図２

Description

本発明は、ロータマグネット、モータ及びテープドライブに関する。

従来のロータマグネットは、中心軸回りに回転可能であり、異なる磁極が周方向に交互に配置される。磁極の極性が切り替わる磁極境界は、周方向の一方に凸に形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－１６１７８３号公報

しかしながら、従来のロータマグネットでは、正転時と逆転時とで磁気特性が変化する可能性があった。

本発明は、磁気特性が、正転時と逆転時とで変化することを低減できるロータマグネット、それを備えるモータ及びテープドライブを提供することを目的とする。

本発明の例示的なロータマグネットは、上下に延びる中心軸回りに回転可能な筒状のロータマグネットである。第１極性に着磁された第１磁極領域と、第１極性とは逆極性の第２極性に着磁された第２磁極領域と、が、周方向に並んで配置される。第１磁極領域及び第２磁極領域の磁極境界の上端及び前記磁極境界の下端は、周方向の同じ位置に配置される。ロータマグネットは、上スキュー部と、下スキュー部と、接続部と、を有する。上スキュー部は、磁極境界の上端から下側に向かうに従って周方向の一方に傾斜する。下スキュー部は、磁極境界の下端から上側に向かうに従って周方向の他方に傾斜する。接続部は、上スキュー部の下端と下スキュー部の上端とを接続する。

例示的な本発明によれば、磁気特性が、正転時と逆転時とで変化することを低減できるロータマグネット、それを備えるモータ及びテープドライブを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るテープドライブの斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るテープドライブのモータを示す縦断面斜視図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るロータマグネットの外周面の一部を展開した展開図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係るロータマグネットの軸方向に投影された磁極境界及び中心軸の位置関係を示す説明図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係るロータマグネットの外周面の一部を示す展開図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、テープドライブ１において、モータ１００の回転軸を「中心軸」と呼び、中心軸Jと平行な方向を「軸方向」と呼ぶ。また、モータ１００の中心軸Ｊに直交する方向を「径方向」、モータ１００の中心軸Ｊを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ呼ぶ。また、本願では、軸方向を上下方向とし、各部の形状や位置関係を説明する。なお、上下方向は単に説明のために用いられる呼称でありテープドライブ１における実際の位置関係及び方向を限定しない。

＜第１実施形態＞
＜１．テープドライブの全体構成＞
本発明の例示的な実施形態のテープドライブ１について以下説明する。図１は、本実施形態にかかるテープドライブ１の斜視図である。テープドライブ１は、例えば、カセットテープレコーダーに搭載される。テープドライブ１は、一対のモータ１００を備える。一対のモータ１００は、軸方向と直交する面上に、並んで配置される。テープドライブ１は、一対のモータ１００が同時に正転方向又は逆転方向に回転駆動する。テープドライブ１が、後述するモータ１００を有することによって、モータ１００が正回転及び逆回転する場合の磁気特性の変化を抑制できる。

＜２．モータの構成＞
図２は、モータ１００の縦断面斜視図である。モータ１００は、例えば、インナーロータ型のモータである。モータ１００は、ステータ１０と、ロータ２０と、センサ３０と、を備える。

ステータ１０は、ステータコア１１と、コイルＣと、インシュレータ（不図示）と、シャフト１２と、ハウジング１３と、を有する。

ステータコア１１は、コアバック１１１と、ティース１１２と、を有する。コアバック１１１と、ティース１１２と、は一体に形成されている。コアバック１１１は、中心軸Ｊを囲み、環状に形成される。ティース１１２は、コアバック１１１から径方向に延び、周方向に複数配置される。例えば、本実施形態のティース１１２の数は、１８個である。すなわち、環状のコアバック１１１は、ロータマグネット２２と径方向に対向して配置され、中心軸Ｊを囲む。

インシュレータ（不図示）は、絶縁性の樹脂成形品から成り、ステータコア１１の上面及び下面を覆う。

コイルＣは、ティース１１２の周囲にインシュレータを介して導線ｍを巻かれることによって形成される。インシュレータにより、ステータコア１１と導線ｍとは絶縁される。

シャフト１２は、上下方向に延びる中心軸Ｊに沿って延びる柱状の金属部材である。ハウジング１３は、ステータコア１１の径方向外側を囲む有底筒状の金属部材である。シャフト１２及びコアバック１１１は、ハウジング１３に固定される。

ロータ２０は、中心軸Ｊを中心として回転する。ロータ２０は、ロータホルダ２１と、ロータマグネット２２と、を備える。ロータホルダ２１は円筒状であり、ベアリング２３、２４により回転可能に支持される。ベアリング２３、２４は、シャフト１２に保持される。ベアリング２３、２４は、例えば、ボールベアリングである。

ロータマグネット２２は、ロータホルダ２１の径方向外側面に固定され、ステータコア１１と隙間を介して径方向内側に対向して配置される。すなわち、コアバック１１１は、ロータマグネット２２と径方向に対向して配置される。コアバック１１１は、中心軸Ｊを囲む環状である。

センサ３０は、ロータマグネット２２の軸方向下側に配置され、ロータマグネット２２の回転角度を検知する。

＜３．ロータマグネットの構成＞
図３は、ロータマグネット２２の外周面の一部を周方向に展開した展開図であり、図４は、軸方向に投影された磁極境界Ｂ及び中心軸Ｊの位置関係を示す説明図である。ロータマグネット２２は、上下に延びる中心軸Ｊ回りに回転可能な筒状である。本実施形態においては、モータ１００の駆動により、ロータマグネット２２は、中心軸Ｊ周りに正転方向Ｙ１又は逆転方向Ｙ２に回転可能である。ロータマグネット２２は、円筒状に形成される。また、ロータマグネット２２は、第１磁極領域２２１と、第２磁極領域２２２と、が周方向に交互に並んで配置される。例えば、第１磁極領域２２１は、Ｓ極（第１極性）に着磁され、第２磁極領域２２２は、Ｎ極（第２極性）に着磁されている。第２極性は、第１極性とは逆極性である。第１磁極領域２２１及び第２磁極領域２２２は、略同一形状である。

ロータマグネット２２において、第１磁極領域２２１及び第２磁極領域２２２の各磁極境界Ｂが、軸方向に向かって周方向にずれるスキュー構造により着磁されている。これにより、モータ１００の駆動時にトルクリップル又はコギングが発生することを低減できる。

磁極境界Ｂの上端Ｐ１及び磁極境界Ｂの下端Ｐ４は、それぞれ周方向の同じ位置に配置される。すなわち、第１磁極領域２２１及び第２磁極領域２２２の磁極境界Ｂの上端Ｐ１及び磁極境界Ｂの下端Ｐ４は、周方向の同じ位置に配置される。これにより、ロータマグネット２２が正回転及び逆回転した際の回転時の磁気特性をより均一にできる。また、センサ３０は、磁極境界Ｂの下端Ｐ４と軸方向に対向して配置される。センサ３０は、ロータマグネット２２の回転角度を検知できる。これにより、センサ３０の検知するロータマグネット２２の中心軸Ｊ回りの回転角度のずれを低減できる。なお、センサ３０は、磁極境界Ｂの上端Ｐ１と軸方向に対向して配置してもよい。

また、ロータマグネット２２を周方向に展開したときの磁極境界Ｂは、磁極境界Ｂの上端Ｐ１と磁極境界Ｂの下端Ｐ４との中点Ｎを中心として点対称形状である。これにより、ロータマグネット２２が回転する際に、磁気特性が、正転時と逆転時とで変化することを低減できる。

具体的には、磁極境界Ｂは、上スキュー部Ｂ１と、接続部Ｂ２と、下スキュー部Ｂ３と、を有する。上スキュー部Ｂ１は、磁極境界Ｂの上端Ｐ１から下側に向かうに従って逆転方向Ｙ２（周方向の一方）に傾斜する。下スキュー部Ｂ３は、磁極境界Ｂの下端Ｐ４から上側に向かうに従って正転方向Ｙ１（周方向の他方）に傾斜する。接続部Ｂ２は、上スキュー部Ｂ１の下端Ｐ２と下スキュー部Ｂ３の上端Ｐ３とを接続する。これにより、ロータマグネット２２が回転する際に、磁気特性が、正転時と逆転時とで変化することを低減できる。また、ロータマグネット２２を周方向に展開したときの接続部Ｂ２は、ロータマグネット２２の径方向外側面に沿う直線状である。これにより、磁極境界Ｂの形状が、シンプルになり、着磁が容易になる。

また、上スキュー部Ｂ１の長さは、下スキュー部Ｂ３の長さと等しい。これにより、ロータマグネット２２が回転する際に、磁気特性が、正転時と逆転時とで変化することを低減できる。また、軸方向に投影された上スキュー部Ｂ１の上端Ｐ１と中心軸Ｊと上スキュー部の下端Ｐ２とが成す中心角θＡ１は、軸方向に投影された下スキュー部Ｂ３の上端Ｐ３と中心軸Ｊと下スキュー部Ｂ３の下端Ｐ４とが成す中心角θＡ２と等しい（図４参照）。これにより、ロータマグネット２２が回転する際に、磁気特性が、正転時と逆転時とで変化することを低減できる。

また、ロータマグネット２２を周方向に展開したときの上スキュー部Ｂ１の中心軸Ｊに対する傾斜角度θＢ１は、ロータマグネット２２を周方向に展開したときの下スキュー部Ｂ３の中心軸Ｊに対する傾斜角度θＢ２と等しい。

これにより、磁極境界Ｂにおける磁極特性が、上端Ｐ１及び下端Ｐ２を結ぶ直線Ｌを中心にして周方向の一方に偏ることを低減できる。従って、ロータマグネット２２の磁極特性が、正転時と逆転時とで変化することを低減し、ロータマグネット２２の回転精度を向上できる。

軸方向と直交する面上において、上スキュー部Ｂ１の上端Ｐ１と中心軸Ｊと上スキュー部Ｂ１の下端Ｐ２とが成す中心角θＡ１（図４参照）は、式１で表される。また、軸方向と直交する面上において、下スキュー部Ｂ３の上端Ｐ３と中心軸Ｊと下スキュー部Ｂ３の下端Ｐ４とが成す中心角θＡ２（図４参照）は、式１で表される。すなわち、中心角θＡ１、中心角θＡ２は、式１で表される角度に着磁することが好ましい。これにより、磁極境界Ｂにおける磁極特性が、直線Ｌを中心にして周方向の一方に偏ることをより低減できる。

中心角（°）＝１８０／第１磁極領域及び第２磁極領域の合計数とティースの数との最小公倍数 ・・・（式１）

なお、本実施形態では、磁極境界Ｂは、中点Ｎを中心として点対称形状であるが、中点Ｎを中心として非点対称形状であってもよい。この場合、上スキュー部Ｂ１の長さと、下スキュー部Ｂ３の長さと、を等しくすること、又は、中心角θＡ１と、中心角θＡ２と、を等しくすること、又は、傾斜角度θＢ１と、傾斜角度θＢ２と、を等しくすることにより、磁極境界Ｂにおける磁極特性が、直線Ｌを中心にして周方向の一方に偏ることを低減できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係るロータマグネット２２の外周面の一部を示す展開図である。説明の便宜上、前述の図１～図４に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付す。第２実施形態では接続部Ｂ２の形状が、第１実施形態とは異なる。その他の部分は第１実施形態と同様である。

接続部Ｂ２は、第１屈曲部Ｂ２１と、第２屈曲部Ｂ２２と、を有する。これにより、接続部Ｂ２は、蛇行して形成される。第１屈曲部Ｂ２１及び第２屈曲部Ｂ２２は、直線Ｌを挟んで周方向の反対側に配置される。すなわち、接続部Ｂ２は、磁極境界Ｂの上端Ｐ１と磁極境界Ｂの下端Ｐ４とを結ぶ直線Ｌに対して反対側の同じ距離に配される第１屈曲部Ｂ２１及び第２屈曲部Ｂ２２により蛇行して形成される。

これにより、磁極境界Ｂにおける磁極特性が、直線Ｌを中心にして周方向の一方に偏ることを低減できる。従って、ロータマグネット２２が回転する際に、磁気特性が、正転時と逆転時とで変化することを低減できる。

なお、本実施形態では、第１屈曲部Ｂ２１及び第２屈曲部Ｂ２２が、１箇所ずつ設けられているが、それぞれ複数設けてもよい。

＜４．その他＞
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態は適宜任意に組み合わせることができる。

本実施形態では、第１磁極領域２２１と、第２磁極領域２２２と、が、周方向に交互に複数配置されている。しかし、第１磁極領域２２１と、第２磁極領域２２２と、が１個ずつ設けられてもよい。すなわち、第１磁極領域２２１と、第２磁極領域２２２と、が、周方向に並んで配置されていればよい。

また、上スキュー部Ｂ１は、磁極境界Ｂの上端Ｐ１から下側に向かうに従って逆転方向Ｙ２に傾斜するが、磁極境界Ｂの上端Ｐ１から下側に向かうに従って正転方向Ｙ１に傾斜させてもよい。このとき、下スキュー部Ｂ３は、磁極境界Ｂの下端Ｐ４から上側に向かうに従って逆転方向Ｙ２に傾斜する。

また、第１磁極領域２２１は、Ｓ極に着磁され、第２磁極領域２２２は、Ｎ極に着磁されているが、第１磁極領域２２１を、Ｎ極に着磁し、第２磁極領域２２２を、Ｓ極に着磁してもよい。

また、ロータマグネット２２は、インナーロータ型のモータに用いられたが、アウターロータ型のモータに用いてもよい。アウターロータ型において、ロータマグネット２２が、ステータ１０の径方向外側に配置され、ステータ１０と径方向に対向する。

本発明は、例えば、テープドライブに利用できる。また、本発明は、モータを搭載する電気機器にも利用可能である。

１ テープドライブ
１０ ステータ
１１ ステータコア
１２ シャフト
１３ ハウジング
２０ ロータ
２１ ロータホルダ
２２ ロータマグネット
２３、２４ ベアリング
３０ センサ
１００ モータ
１１１ コアバック
１１２ ティース
２２１ 第１磁極領域
２２２ 第２磁極領域
Ｂ 磁極境界
Ｂ１ 上スキュー部
Ｂ２ 接続部
Ｂ２１ 第１屈曲部
Ｂ２２ 第２屈曲部
Ｂ３ 下スキュー部
Ｃ コイル
Ｊ 中心軸
Ｌ 直線
ｍ 導線
Ｎ 中点
Ｙ１ 正転方向
Ｙ２ 逆転方向
J 中心軸
θＡ１ 中心角
θＡ２ 中心角
θＢ１ 傾斜角度
θＢ２ 傾斜角度

Claims (13)

1. 上下に延びる中心軸回りに回転可能な筒状のロータマグネットであって、
   第１極性に着磁された第１磁極領域と、前記第１極性とは逆極性の第２極性に着磁された第２磁極領域と、が、周方向に並んで配置され、
   前記第１磁極領域及び前記第２磁極領域の磁極境界の上端及び前記磁極境界の下端は、周方向の同じ位置に配置され、
   前記磁極境界は、
   前記磁極境界の上端から下側に向かうに従って周方向の一方に傾斜する上スキュー部と、
   前記磁極境界の下端から上側に向かうに従って周方向の他方に傾斜する下スキュー部と、
   前記上スキュー部の下端と前記下スキュー部の上端とを接続する接続部と、
   を有する、ロータマグネット。
2. 前記第１磁極領域と、前記第２磁極領域と、が、周方向に交互に複数配置され、
   前記磁極境界の上端及び前記磁極境界の下端は、それぞれ周方向の同じ位置に配置される、請求項１に記載のロータマグネット。
3. 軸方向に投影された前記上スキュー部の上端と前記中心軸と前記上スキュー部の下端とが成す中心角は、軸方向に投影された前記下スキュー部の上端と前記中心軸と前記下スキュー部の下端とが成す中心角と等しい、請求項１又は請求項２に記載のロータマグネット。
4. 前記上スキュー部の長さは、前記下スキュー部の長さと等しい、請求項１から請求項３のいずれかに記載のロータマグネット。
5. 前記ロータマグネットを周方向に展開したときの前記上スキュー部の前記中心軸に対する傾斜角度は、前記ロータマグネットを周方向に展開したときの前記下スキュー部の前記中心軸に対する傾斜角度と等しい、請求項１～請求項３のいずれかに記載のロータマグネット。
6. 前記ロータマグネットを周方向に展開したときの前記磁極境界は、前記磁極境界の上端と前記磁極境界の下端との中点を中心として点対称形状である、請求項１～請求項４のいずれかに記載のロータマグネット。
7. 前記ロータマグネットを周方向に展開したときの前記接続部は、前記ロータマグネットの径方向外側面に沿う直線状である、請求項１～請求項５のいずれかに記載のロータマグネット。
8. 前記接続部は、前記磁極境界の上端と前記磁極境界の下端とを結ぶ直線に対して反対側の同じ距離に配される第１屈曲部及び第２屈曲部により蛇行して形成される、請求項１～請求項６のいずれかに記載のロータマグネット。
9. 請求項１～請求項８のいずれかに記載のロータマグネットと、
   前記ロータマグネットと径方向に対向して配置され、前記中心軸を囲む環状のコアバックと、
   前記コアバックから径方向に延び、周方向に配置される複数のティースと、
   前記磁極境界の下端又は前記磁極境界の上端と軸方向に対向して配置され、前記ロータマグネットの回転角度を検知するセンサと、
   を備える、モータ。
10. 請求項１～請求項８のいずれかに記載のロータマグネットと、
    前記ロータマグネットと径方向に対向して配置され、前記中心軸を囲む環状のコアバックと、
    前記コアバックから径方向に延び、周方向に配置される複数のティースと、
    を備え、
    軸方向と直交する面上において、前記上スキュー部の上端と前記中心軸と前記上スキュー部の下端とが成す中心角は、下記式で表される、モータ。
    中心角（°）＝１８０／前記第１磁極領域及び前記第２磁極領域の合計数と前記ティースの数との最小公倍数
11. 請求項１～請求項８のいずれかに記載のロータマグネットと、
    前記ロータマグネットと径方向に対向して配置され、前記中心軸を囲む環状のコアバックと、
    前記コアバックから径方向に延び、周方向に配置される複数のティースと、
    を備え、
    軸方向と直交する面上において、前記下スキュー部の上端と前記中心軸と前記下スキュー部の下端とが成す中心角は、下記式で表される、モータ。
    中心角（°）＝１８０／前記第１磁極領域及び前記第２磁極領域の合計数と前記ティースの数との最小公倍数
12. 請求項１～請求項８のいずれかに記載のロータマグネットと、
    前記ロータマグネットと径方向に対向して配置され、前記中心軸を囲む環状のコアバックと、
    前記コアバックから径方向に延び、周方向に配置される複数のティースと、
    を備えるモータが、軸方向と直交する面上に、並んで配置されるテープドライブ。
13. 請求項９～請求項１１のいずれかに記載のモータが、軸方向と直交する面上に、並んで配置されるテープドライブ。

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