JP2516226Y2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ブラシレスモータに係
り、特に、磁気吸引力歪のアンバランスを解消すること
ができるブラシレスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ビデオカメラやワードプロセッ
サ等に用いられるモータは小型軽量化が要求され、例え
ばビデオカメラのキャプスタンモータ等には、例えば図
１２に示すような偏平なブラシレスモータが採用されて
いる。例えば、このブラシレスモータは、円盤状のロー
タヨーク２に設けたロータマグネット４とステータコイ
ル６とを平面対向させて設けてあり、ロータヨーク２の
中心部に起立させて取り付けたキャプスタンシャフト８
の基端部は、上側軸受１０及び下側軸受１２を介してベ
アリングホルダ１４により回転可能に支持されている。
そして、このブラシレスモータを装置側へ固定するに
は、上記ベアリングホルダ１４を装置側へ固体すること
により行なっていた。

【０００３】ところで、最近の小型モータの一層の小型
軽量化の要請に基づいて、キャプスタンモータとして図
１２に示すキャプスタンシャフトの片持ち支持構造から
図１３に示すような両持ち支持構造にすることによっ
て、モータの全長を短くして薄型化に寄与したモータが
開発されるに至っている。尚、図１３に示すブラシレス
モータは図１２に示すモータに対して上下逆様に示され
ている。このブラシレスモータは、中心部に例えばキャ
プスタンシャフト８を取り付けた円盤状のロータヨーク
２を有しており、このロータヨーク２の下面周縁部に
Ｎ、Ｓ極を交互に配置したリング状のロータマグネット
４を設けている。そして、このシャフト８の上下端部
を、それぞれボールベアリング１６及びオイルレスベア
リング１８を介して一側が開放された長尺なベアリング
ホルダ２０に回転可能に支持されている。このベアリン
グホルダ２０の基端部の取り付け板２２は図１４に示す
ようにステータコイル６を有するステータヨーク２４に
ネジ等により取り付けられ、これにより全体が支持され
ている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上記図１３
に示すブラシレスモータにあっては、図１２に示すモー
タと比較して薄型化することができたが、このためマグ
ネットとコイルとのエアギャップが小さくなってロータ
の磁気吸引力が増加し、このロータの磁気吸引力のバラ
ツキによる力がステータヨーク面及びキャプスタンシャ
フト８に作用して、ステータヨーク板の歪に伴うベアリ
ングホルダの倒れによるシャフト振れやシャフト径が小
さくなったことによるシャフト剛性の低下も手伝ってシ
ャフト振れを引き起こし、例えばモータ全体が１回転す
ると数ミクロン振れてしまう。このようにキャプスタン
シャフトが振れるとテープの走行にムラが生じ、その結
果、ワウフラッタが悪化するという問題があった。ま
た、この磁気的吸引力のアンバランスに起因してシャフ
ト等に機械的歪が生ずる場合があった上記したような磁
気吸引力のバラツキは、図１５に示すようにキャプスタ
ンシャフト８のシャフトセンタ２６と半径ｒのロータマ
グネット４のマグネットセンタ２８との間に距離Δｒの
同軸ズレがある場合には、右側の吸引力Ｆ１と左側の吸
引力Ｆ２が等しくてもモーメントに差を生じ、吸引力の
バラツキを生じる。この現象は、距離Δｒ＝０であって
も、マグネット着磁ヨーク同軸ズレやマグネット成型時
における磁石粉末分布の不均一によるマグネット素材ム
ラがあれば同様に発生する。

【０００５】また、磁気吸引力のバラツキの他の原因と
して、図１６に示すようにキャプスタンシャフト８とロ
ータヨーク２との取り付けが直角でなくてマグネット面
にステータヨーク２４との間で距離Δｇの振れが生じた
とすると、ロータマグネット４の左右のギャップｇが異
なり、吸引力はギャップの２乗に反比例することから吸
引力Ｆ１、Ｆ２に差が生じる。上記した磁気吸引力のバ
ラツキを抑制するためには、各部品の剛性を上げること
や、部品精度と組立精度を向上させることが考えられる
が、各部品の剛性を上げると、モータ自体の小型・軽量
化を達成できなくなり、また、精度向上に関しては現在
の精度から略３倍近く上げねばならず、実際には不可能
に近い。本考案は、以上のような問題点に着目し、これ
を有効に解決すべく創案されたものである。本考案の目
的は、ロータヨークを塑性変形させることにより磁気吸
引力歪のアンバランスを修正したブラシレスモータを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記問題点を
解決するために、回転可能になされたロータヨークの周
縁部に設けたロータマグネットと、このロータマグネッ
トに平面対向させて設けたステータコイルとを有するブ
ラシレスモータにおいて、前記ロータマグネットの磁気
吸引力歪のアンバランスを解消すべく前記ロータヨーク
を変形させたものである。

【０００７】

【作用】本考案は、以上のように構成したので、磁気吸
引力にバラツキがある場合には、吸引力の少ない方のロ
ータヨークをこの箇所におけるステータコイルとのギャ
ップを少なくするように変形させ、ロータヨークの軸回
りの磁気吸引力全体のバランスを取るようにする。これ
により、シャフト自体の振れを抑制してテープの走行ム
ラをなくし、ワウフラッタの悪化を防止する。

【０００８】

【実施例】以下に、本考案の一実施例を添付図面に基づ
いて説明する。図１は磁気吸引力歪のアンバランスを解
消するために変形されたロータの断面図、図２は変形前
のロータの断面図を示す。尚、図１１に示す装置の部材
と同一部分については同一符号を付す。 このロータ３
０は、円盤状に形成されたロータヨーク２と、この周縁
部にＮ、Ｓ極を交互に配置したリング状のロータマグネ
ット６とにより主に構成されており、上記ロータヨーク
２の中心部には、例えばキャプスタンシャフトのごとき
長尺のシャフト８が設けられている。このように構成さ
れたロータ３０は、磁気吸引力歪のアンバランスを解消
するためにロータヨーク２が例えば屈曲部Ａにて変形さ
れた後に、図１３に示すように組み立てられる。上記し
たロータヨークの変形操作を行なうには、ロータ３０の
磁気吸引力歪のアンバランス量を測定し、この測定値に
基づいて変形操作を行なうのであるが、この一連の操作
を自動的に行なう磁気吸引力バランスの測定修正装置に
ついて、まず説明する。図３は、この測定修正装置を示
す概略斜視図、図４は図３に示す測定修正装置の構成要
素の概要を説明するための説明図である。

【０００９】図示するように、この測定修正装置３２
は、ロータ３０の磁気吸引力歪のアンバランスの程度を
測定するための磁気吸引力測定ユニット３４と、このユ
ニット３４による測定値に基づいて上記ロータ３０を実
際に変形する修正ユニット３６とにより主に構成されて
おり、上記修正ユニット３６の修正用プレス３８を除く
装置全体は矩形状のケーシング４０内に収容されてい
る。上記磁気吸引力測定ユニット３４は、図５にも示す
ように、中央部にロータ３０のシャフト８を挿通して回
転可能に支持するシャフト挿通孔４２を有する、例えば
鉄板よりなる平板状のダミーステータ４４を有してい
る。上記シャフト挿通孔４２を中心とする周辺部には、
その周方向に沿って等角度でもって複数の、例えば４つ
の図７に示すような磁気抵抗素子よりなる歪ゲージ４６
が配設されており、上記ロータ３０の回転に伴う磁気吸
引力の変動を検出し得るようになされている。そして、
各歪ゲージ４６からの出力は、例えばノイズカットフィ
ルタ等を有する歪ゲージアンプ４８へ入力されており、
このアンプ４８の出力は、例えばパーソナルコンピュー
タ５０のＡ／Ｄ変換器５２へ入力されている（図４参
照）。

【００１０】また、設定時に上記ロータ３０を回転駆動
する機構として、上記ロータ３０の側部には、ベルト５
４を介設した３つのローラ５６が設けられており、この
内の１つのローラ５６ａは、ステップモータドライバ５
７に接触される測定用ステップモータ５８により回転駆
動されるように構成されている（図４参照）。従って、
上記ベルト５４を上記ロータ３０の側部に接触させて移
動させることにより、このロータ３０は回転することに
なる。本実施例においては、後述するように上記ステッ
プモータ５８へ２００パルス加えることにより上記ロー
タ３０が１回転するように設定されている。また、上記
ダミーステータ４４は、この下方に位置する基台６０に
連結シャフト６１を介して連結されると共に、この基台
６０は中心部に案内ピン６２が挿通された複数のバネの
ような弾発部材６４により装置本体側、すなわち後述す
る修正用金型固定部に対して弾性支持されており、修正
時に機能するフローティング構造になされている。ま
た、上記ダミーステータ４４および基台６０の中心部近
傍には、それぞれ後述する修正用可動ピンやロータヨー
ク固定用ピンを遊嵌状態で挿通する挿通孔６５、６７が
形成されている。

【００１１】一方、前記修正用ユニット３４は、装置本
体の上部に設けられてロータ３０の上部を支持する修正
用プレス３８とロータ３０及び前記磁気吸引力測定ユニ
ット３４の下方に設けられることになる図７にも示すよ
うな修正用金型６６とにより主に構成されている。上記
修正用プレス３８は、エアーユニット６８に接続され
て、これからのエアー圧力により上下動可能になされて
いる（図４参照）。また、上記修正用金型６６は、中心
部に孔６９を設けた修正用金型固定部７０と、この上に
略並設される修正用金型可動部７２とにより主に構成さ
れている。そして、上記修正用金型可動部７２の一端部
には、修正用ステップモータ７４に連結された調整ネジ
７６が螺合させて設けられており、この調整ネジ７６を
正逆回転することにより、この修正用金型可動部７２を
この端部Ｐを支点として上下動させてその傾斜角度を変
え得るようになされている。この角度調整は、上記修正
用ステップモータ７４が接続されるステップモータドラ
イブ５７（図４参照）からの駆動信号により行なわれ
る。

【００１２】そして、上記修正用金型固定部７０の上面
には、例えば３本（図７においては１本のみ記載）のロ
ータヨーク固定用ピン７８が起立させて設けられてお
り、これら各ピン７８は上記修正用金型可動部７２の中
心孔８０及び前記ダミーステータ４４、基台６０に設け
た各挿通孔６５、６７を貫通してこれと修正用プレス３
８の下端部との間でロータ３０を挟持して固定するよう
になっている。

【００１３】そして、上記修正用金型可動部７２の中心
より僅かな距離だけ調整ネジ７６側に位置した部分には
１本の修正用可動ピン８２が起立させて設けられると共
に、このピン８２も前記ダミーステータ４４、基台６０
に設けた各挿通孔６５、６７を貫通しており、この可動
部７２の傾斜角度を大きくすることによりこの修正用可
動ピン８２の先端部がロータ３０のロータヨーク７２と
当接してこれを所定量だけ塑性変形し得るように構成さ
れている。このとき、ロータヨークの塑性変形を許容す
るために上記修正用プレス３８の下端部には凹部８４が
形成されている。尚、図示例にあっては説明のために修
正用金型可動部７２をかなり急な傾斜角度でもって記載
しているが、実際にはこの傾斜角度は最大でも０．１度
程度、すなわち修正用可動ピン８２の上下動は０．１ｍ
ｍ程度と非常に少ない。また、この可動部７２には前記
案内ピン６２を挿通する挿通孔（図示せず）も設けられ
ており、その下端部は修正用金型固定部７０に固定され
ている。そして、図４に示すように前記各ステップモー
タドライバ５７やエアーユニット６８は、パーソナルコ
ンピュータ５０のＩ／Ｏユニットからの制御信号により
動作され、また、このパーソナルコンピュータ５０にお
ける処理内容はモニタ８６により監視し得るようになっ
ている。

【００１４】次に、以上のように構成された測定修正装
置を用いてロータの磁気吸引力バランスの測定修正操作
を説明する。まず、ロータ３０の磁気吸引力の歪を測定
する操作について図５及び図８に示すフローチャートも
参照しつつ説明する。図２に示すように形成した修正前
のロータ３０を磁気吸引力測定ユニット３４のダミース
テータ４４上に設置する。そして、パルス数Ｎ＝１より
始めて（Ｓ１）、パルス数を次第に増加させることによ
り測定用ステップモータ５８を駆動してベルト５４によ
りロータ３０を徐々に１パルス分毎に回転させる（Ｓ
２）。このときの磁気吸引力は常時、歪ゲージ４６によ
り検出されており（Ｓ３）、この検出はＮ＝２００パル
スになるまで、すなわちロータ３０が１回転するまで行
なわれ、測定用ステップモータ５８を回転しながら２０
０点のデータを取り込む（Ｓ４）。

【００１５】そして、この検出結果に基づいてパーソナ
ルコンピュータ５０は３６０度の磁気吸引力のアンバラ
ンスまたは歪量を求め、その修正すべき方向を求める
（Ｓ５）。具体的には、例えば上記測定結果は図９に示
すようにロータ回転角度θに対する磁気吸引力として求
められ、これをロータの回転中心を原点として表わすと
図１０に示すようになる。修正すべき量及びその方向は
図１０における図心、すなわち重心Ｑによって表わさ
れ、この値を計算する。そして、Ｓ６にて、歪ゲージア
ンプ４８にて使用したノズルカットフィルタによる位相
遅れ分を補正して測定操作を終了する。尚、図９及び図
１０中の測定量の振幅Ｈはノイズを示す。このようにし
て測定操作が終了したら、次に変形修正操作に移行す
る。この変形修正操作は図７に示す修正用金型６６によ
って行なわれる。まず、図１１に示すフローチャートの
Ｓ１において、前述のように磁気吸引力歪のアンバラン
ス量の測定操作が終了したならば、Ｓ２にてこのアンバ
ランス量が所定の許容範囲内であるか否かが判断され、
許容範囲内であればＧＯ判断がなされ、ロータは修正さ
れることなく次の組立工程に流される。

【００１６】また、アンバランス量が所定の許容範囲外
で変形修正を必要とする場合には、そのロータがすでに
変形修正を何回受けたかが判断され、例えば既に５回変
形修正を受けている場合には、そのロータは不良品とし
て廃棄する。そして、受けている変形修正の回数がゼロ
または４回以内の場合には、Ｓ３へ移動して測定用ステ
ップモータ５８を駆動することによりロータ３０を前記
測定結果に基づいて所望の角度だけ回転させてロータを
修正位置へ設置する。そして、Ｓ４にて所定の修正量に
合わせて修正用可動ピン８２を上昇させてロータヨーク
２を所定量だけ変形する。具体的には、修正用ステップ
モータ７４に修正量に対応するパルス数を送出すること
により調整ネジ７６を回転し、これによって修正用金型
可動部７２を所定の角度だけ傾斜させる。この傾斜によ
り修正用金型可動部７２の修正用可動ピン８２が上昇し
て上述のようにロータヨーク２が所定量だけ塑性変形さ
れる。この場合、ロータ３０は、修正用プレス３８と修
正用金型固定部７０に起立させて設けたロータヨーク固
定用ピン７８との間で確実に挟持固定されている。ま
た、上記修正用プレス３８を降下させてこのロータ３０
を固定する際に、前記ダミーステータ４４は押圧力を受
けるが、このステータ４４は基台６０と伴に弾発部材６
４によりフローティング構造になされているために、下
方向に沈み込み可能となっており、問題は生じない。

【００１７】また、上記修正用可動ピン８２の移動量を
求める場合には、ロータヨークの塑性変形量はスプリン
グバック表面の微妙なうねり等により安定しないことか
ら修正前後のデータ値から実際の修正変形量と可動ピン
８２の移動量との間の相関関係を求め、この相関関係よ
り送り出すべき可動ピンの移動量を求める学習機能（Ｓ
５）が動作する。このようにして求めた移動量に基づい
て修正用可動ピン８２が上昇して修正変形がなされる
（Ｓ６）。そして、この修正変形されたロータ３０は、
再度Ｓ１にて前述した磁気吸引力測定ユニット３４を用
いて磁気吸引力のアンバランス量が測定され、前記した
修正操作が繰り返されて最大５回まで行なわれることに
なる。このようにして、図１に示すような塑性変形され
たロータが完成し、これを図１３に示すように組み立て
ることによりブラシレスモータを完成する。

【００１８】上記したようにロータ３０の磁気吸引力の
アンバランス量を測定し、この測定値に基づいてロータ
ヨーク２を塑性変形するようにしたので、部品精度や組
立精度を向上させることなく磁気吸引力の歪を解消する
ことが可能となる。具体的には、本実施例の結果、モー
タの振れを従来装置と比較して約１／５に押さえること
ができ、しかも、工程不良率も約８０％から約０．５％
へと大幅に改善することが可能となった。尚、上記実施
例にあっては、修正変形回数を最大５回までとしたが、
これに限定されないのは勿論である。また、本実施例に
あっては、測定操作と修正変形操作を１ステーションで
行なうようにしたが、これを別ステーションで行なうよ
うにしてもよい。

【００１９】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。磁気
吸引力のアンバランス量に応じてロータヨークを塑性変
形するようにしたので、部品精度や組立精度を向上させ
ることなく、磁気吸引力の歪のアンバランスを解消する
ことができ、これに伴ってシャフト等に機械的歪が生ず
ることを抑制することができる。従って、モータのシャ
フト振れを大幅に抑制することができ、ワウフラッタを
改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るブラシレスモータに用いる変形修
正後のロータを示す断面図である。

【図２】修正前のロータを示す断面図である。

【図３】測定修正装置を示す概略斜視図である。

【図４】測定修正装置の概要を説明するための説明図で
ある。

【図５】磁気吸引力測定ユニットを示す概略斜視図であ
る。

【図６】歪ゲージを示す平面図である。

【図７】修正用金型を示す概略断面図である。

【図８】磁気吸引力を測定するときのフローチャートで
ある。

【図９】ロータ回転角度と測定量との関係を示す関係図
である。

【図１０】回転中心を中心として測定量を表わしたグラ
フを示す図である。

【図１１】変形修正を行なうときのフローチャートであ
る。

【図１２】一般的なブラシレスモータを示す部分断面図
である。

【図１３】ブラシレスモータとしてのキャプスタンモー
タの組み立てを示す組立図である。

【図１４】キャプスタンモータのステータヨークとベア
リングホルダの取り付けを示す斜視図である。

【図１５】ロータの同軸ズレによる吸引力のアンバラン
スを説明するための説明図である。

【図１６】ロータの面振れによる吸引力のアンバランス
を説明するための説明図である。

【符号の説明】

２…ロータヨーク、４…ロータマグネット、６…ステー
タコイル、８…シャフト、１６…ボールベアリング、１
８…オイルレスベアリング、２０…ベアリングホルダ、
２４…ステータヨーク、３０…ロータ、３４…磁気吸引
力測定ユニット、３６…修正ユニット、３８…修正用プ
レス、４４…ダミーステータ、４６…歪ゲージ、５８…
測定用ステップモータ、６６…修正用金型、７０…修正
用金型固定部、７２…修正用金型可動部、７６…調整ネ
ジ、７８…ロータヨーク固定用ピン、８２…修正用可動
ピン。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能になされたロータヨークに設け
   たロータマグネットと、このロータマグネットに平面対
   向させて設けたステータコイルとを有するブラシレスモ
   ータにおいて、前記ロータマグネットの磁気吸引力歪の
   アンバランスを解消すべく前記ロータヨークを変形させ
   たことを特徴とするブラシレスモータ。