JP2602144Y2

JP2602144Y2 - ブラシレスモータのロータ構造

Info

Publication number: JP2602144Y2
Application number: JP1993001560U
Authority: JP
Inventors: 弘祥豊島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-01-26
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2008-01-26
Also published as: JPH0660283U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は小形，薄型化が要求され
るＯＡ分野のメモリー装置、またＡＶ分野のＶＴＲ用な
どに利用されるブラシレスモータのロータ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、装置の小型化の要求に対して、そ
れに使用するブラシレスモータも小型，薄型の要求があ
り、特に情報記憶装置としてフロッピーディスク装置等
のディスク装置などは、ノートパソコンなどの普及に伴
い厚さ１／２インチのディスク装置の駆動用モータの開
発がなされ、厚さ１インチのディスク装置にくらべ１／
４のモータ高さとなり、ロータ装置の慣性容量が小さく
なってきて、ステータコアの形状やマグネットの着磁分
布でモータのジッタ特性を維持するための対策が困難に
なりはじめている。ロータ装置の慣性容量を少しでも大
きくする方法を検討する必要がある。

【０００３】以下に、ディスクを回転駆動させる従来の
ブラシレスモータを例に挙げて説明する。

【０００４】図１１は、ディスクを回転駆動する従来の
ブラシレスモータの構造を示すものである。図１１にお
いて２１はシャフト、２２はスピンドルハブ、２３はロ
ータフレーム、２４は駆動マグネット、２５はプリント
基板、２６は軸受ハウジング、２７はステータコア、２
８はボール軸受、２９は含油軸受、３０はコイル、３１
はハブマグネットである。

【０００５】以上のように構成されたブラシレスモータ
について、以下にその構造を説明する。

【０００６】まず、フロッピーディスク装置にディスク
（図示せず）が挿入されるのに伴って、ディスクの中央
部に設けられた金属性のディスクハブはハブマグネット
３１に磁気吸引されて、同時にディスクハブのモータシ
ャフト挿入孔にシャフト２１が挿入される。そして、デ
ィスクハブの駆動ピン挿入孔に駆動ピン３２が挿入さ
れ、モータが回転しはじめてロータが１回転する間に駆
動ピン３２は駆動ピン挿入孔にチャッキングされ、ディ
スクはロータと一体となって回転する。

【０００７】モータのロータは、ボール軸受２８と含油
軸受２９とに支えられたシャフト２１を中心として滑ら
かに回転し、上記シャフト２１には、潤性シートの貼ら
れたスピンドルハブ２２を介してロータフレーム２３に
取付けられている。カップ状のロータフレーム２３の垂
下部内面に駆動マグネット２４が固着されて、ロータフ
レーム２３の外周に周波数発電用マグネット（以下ＦＧ
マグネットと略記する）３３が取り付けられ、周波数発
電用着磁が施され、着磁面に対向したプリント基板２５
上に発電線素が配置されて、モータが回転するにつれて
発電電圧が発生し、その電圧をモータの制御回路に入れ
てモータを定速制御している。

【０００８】モータのステータは、絶縁されたステータ
コア２７にコイル３０が巻回され、ボール軸受２８，含
油軸受２９を固定した軸受ハウジング２６に前記ステー
タコア２７が取り付けられ、さらに軸受ハウジンク２６
はプリント基板２５にカシメられて固定されている。コ
イル３０にプリント基板２５より電流が給電され、ステ
ータコア２７の突極より磁界を発生し、駆動マグネット
２４のついたロータフレーム２３を回転させる。

【０００９】モータのサーボ特性については、実施例で
説明する。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構造では、モータの薄型化に伴って、ロータフレー
ムの高さが低くなり、さらには板厚も薄くなってきて、
ロータの慣性容量が小さくなったきたモータの回転精度
を維持するための慣性効果の影響が小さくなってジッタ
を悪くしている。

【００１１】ロータフレームの板厚を薄くすると、駆動
マグネットにネオジウムー鉄−ボロン系等の磁石を使用
するため漏洩磁束が大きくなり、ヘッドにとびこむとい
う問題もありロータフレームの板厚を薄くすることに対
して支障となっている。

【００１２】本考案は上記課題を解決するもので、ロー
タフレームの外周にイナーシャリングを取り付け，ロー
タの慣性容量を増し、回転精度のよい磁束漏洩の少ない
薄型のブラシレスモータを提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本考案のブラシレスモータは、多極着磁した駆動マグ
ネットとカップ状のロータフレームと前記ロータフレー
ムの外周部に周波数発電用マグネットとを有し、前記ロ
ータフレームの垂下部外周部に、この外周径に係合する
円筒部とフランジ部とを一体的に具備したイナーシャリ
ングをロータフレームの外周部に設けたブラシレスモー
タのロータ構造において、周波数発電用マグネット部の
最外周部の一カ所に位置検出用マグネットを設け、イナ
ーシャリングのフランジ部の一部に切り欠き部を設けた
ものである。また、多極着磁した駆動マグネットとカッ
プ状のロータフレームと前記ロータフレームの外周部に
周波数発電用マグネットとを有し、前記ロータフレーム
の垂下部外周部に、この外周径に係合する円筒部とフラ
ンジ部とを一体的に具備したイナーシャリングをロータ
フレームの外周部に設けたブラシレスモータのロータ構
造において、イナーシャリングのフランジ部の内周部を
フランジ部面に直角に折り曲げて円筒形状の円筒部を作
り、その円筒部の端部を外側に折り返して前記円筒部の
外周部にもう１つの円筒部を設けて、円筒部を２重構造
としたものである。

【００１４】

【作用】この構成によってロータの慣性容量が増し、モ
ータのサーボ特性の慣性ゲインが下がり、モータのジッ
タを良くすることができる。また、ロータフレームの肉
厚とイナーシャリングの肉厚との２重構造のため、駆動
マグネットからの磁束の漏洩を少なくすることができ、
パーミアンス係数が大きくなり、モータのＳ−Ｔ特性が
向上する。

【００１５】

【実施例】（実施例１）以下本考案の第１の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００１６】図１は本考案の第１の実施例におけるフロ
ッピーディスク装置用ブラシレスモータの断面構造図、
図２は本考案の第１の実施例におけるイナーシャリング
の斜視図である。図１，図２において１はシャフト、２
はスピンドハブ、３はロータフレーム、４は駆動マグネ
ット、５はプリント基板、６は軸受ハウジング、７はス
テータコア、８はボール軸受、９は焼結含油メタル、１
０はコイル、１１はハブマグネット、１２は駆動ピン、
１３はＦＧマグネット、１４はイナーシャリング、１４
ａはイナーシャリング１４の円筒部、１４ｂはイナーシ
ャリング１４のフランジ部である。

【００１７】以上のように構成された本実施例のブラシ
レスモータについて、以下その動作を説明する。

【００１８】まず、ＦＤＤ装置にディスクが挿入される
のに伴ってディスクハブ１７はハブマグネット１１に磁
気吸引されてモータが回転しはじめ、ロータが１回転す
る間に駆動ピン１２が駆動ピン挿入孔にチャッキングさ
れ、ロータとディスクハブ１７とが一体となって回転す
るという原理は従来例と同じである。

【００１９】ステータ部は従来例と同様であるので説明
は省略する。ボール軸受８と焼結含油メタル９はプリン
ト基板５に取り付け固定された軸受ハウジング６に固定
され、シャフト１がボール軸受８と焼結含油メタル９の
両内周部に挿入されて回転自在に支持されている。シャ
フト１には、面に潤性材のコーティングが施されたスピ
ンドルハブ２を介してロータフレーム３が取付けられて
いる。カップ状のロータフレーム３の垂下部内面に駆動
マグネット４が固着されて、ロータフレーム３の開放端
面をほぼ直角に折り曲げたフランジ部３ａにＦＧマグネ
ット１３を一体的に成形し、ＦＧマグネット１３の面に
周波数発電磁極（以下ＦＧ磁極と記す）が着磁され、周
波数発電着磁（以下ＦＧ着磁と記す）面と対向して配置
される発電線素とによりＦＧ信号が得られ、モータが制
御される。

【００２０】ディスクは上ヘッド１８ｂと下ヘッド１８
ａに挟まれて回転している。図１はヘッドがディスクの
書き込みの最内周にあるところであり、ロータフレーム
３と下ヘッド１８ａとの隙間部分に、さらにロータフレ
ームの垂下部外周に、ロータフレーム３のその外径より
大きい円筒部１４ａと、ＦＧマグネット部外径と同一が
又は若干大きいフランジ部１４ｂとを具備したイナーシ
ャリング１４を設ける。そのイナーシャリング１４をロ
ータフレーム３に設けることにより、ロータ装置の慣性
容量の増大を図っている。イナーシャリング１４は鉄性
であり、駆動マグネット４からロータフレームのフラン
ジ部３ａ外周までの間に鉄性部が増え、ロータのイナー
シャの低下防止となりモータ制御性能の維持，駆動マグ
ネット４のバックヨーク効果、およびロータフレームか
らの漏洩磁束を低減させることができ、モータの薄型化
を実現することができる。

【００２１】ブラシレスモータの制御系の安定性や過渡
特性を決定する回路上の積分器は、一般に速度ディスク
リミネータのエラーパルスを平滑，増幅してモータの駆
動回路の制御信号を作っていて、その積分定数の決め方
でモータのサーボ特性が決定される。図３はモータの速
度制御を表すブロック線図である。図３において、点線
内はＩＣを表している。図３をまとめると図４のように
なる。図４における伝達関数Ｇ（ｓ），Ｈ（ｓ）は

【００２２】

【数１】

【００２３】

【数２】

【００２４】で表される。積分器が電圧型の場合は図５
に示す積分器となり、Ｈ（ｓ）内のＨ１（ｓ）は

【００２５】

【数３】

【００２６】になる。また、Ｈ（ｓ）内のＨ２（ｓ）は
等価的に次のようになる。

【００２７】

【数４】

【００２８】したがってＨ（ｓ）は

【００２９】

【数５】

【００３０】となる。安定な制御動作になるようなＧ
（ｓ）とＨ（ｓ）の関係は図６のようになり、Ｇ（ｓ）
と１／Ｈ（ｓ）のゲイン交点の角周波数ω０が積分器の
極と零点の角周波数ω１，ω２の間にあれば安定した制
御を得ることができる。

【００３１】モータのサーボ特性は図６の太線部とな
る。また（数１）より慣性容量が小さくなると図６に表
すようにゲインが大きくなる。角周波数ω０は角周波数
ω１，ω２の間に入れるために全体のゲインを上げるこ
ととなる。

【００３２】したがって、トルクリップルやコキングト
ルクの影響を少なくするには、そのトルクリップル自体
を低減する慣性をできるだけ大きくする必要がある。

【００３３】小型，薄型のモータのロータ装置にイナー
シャリングを取り付けるとゲインが下がるので、モータ
のサーボ特性のゲインを下げることができ、トルクリッ
プルやコキングトルクの影響を少なくすることができ、
モータのジッタを良くすることができる。

【００３４】また、円筒部とフランジ部のあるイナーシ
ャリングではなく、円筒部だけのイナーシャリングやフ
ランジ部だけのイナーシャリングでも慣性容量の増大を
同様に図ることができる。図７（ａ）はフランジ部だけ
のイナーシャリング、図７（ｂ）は円筒部だけのイナー
シャリングである。第１の実施例から派生することであ
る。

【００３５】（実施例２）以下本考案の第２の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００３６】図８は本考案の第２の実施例におけるイナ
ーシャリングの一部に切り欠き部を設けた図、図９は切
り欠き部のあるイナーシャリングを使用したブラシレス
モータの断面図である。図８，図９において１４はイナ
ーシャリング、１４ａはイナーシャリング１４の円筒
部、１４ｂはイナーシャリング１４のフランジ部、１４
ｃはイナーシャリング１４の切り欠き部、１４ｄは切り
欠き部１４ｃの内側面である。

【００３７】イナーシャリング１４の切り欠き部１４ｃ
のＦＧマグネット部の最外周部に位置検出用マグネット
（以下ＰＧマグネットと記す）１５を固定し、ロータが
回転する度にプリント基板５に取り付けた位置検出セン
サ１６で、ロータの位置を検出し、その信号を基にディ
スクに対して情報の書き込みと読み込みをおこなってい
る。切り欠き部１４ｃを設けることによって、ＰＧマグ
ネットの磁束がイナーシャリング側にも漏れ、位置検出
センサの広い範囲にＰＧマグネットの磁束が当たるの
で、センサー出力も十分に確保できる。

【００３８】また、切り欠き部１４ｃの内側面１４ｄの
位置がＰＧマグネットの内側位置１５ａよりも外周側に
もうけることにより、ＰＧマグネットの磁束がヘッドに
飛び込むのを軽減させることができる。また、イナーシ
ャリング１４をロータフレーム３に固定した後でＰＧマ
グネット１５を取り付ける場合、切り欠き部の出っ張り
がＰＧマグネットの上下の位置決め部となり、ＰＧマグ
ネットの固定位置を安定させることができ、安定したＰ
Ｇ信号を得ることができる。

【００３９】（実施例３）以下本考案の第３の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００４０】図１０は本考案の第３の実施例におけるイ
ナーシャリングの断面図である。リング形状のフランジ
部１６ａの内周をこのフランジ部１６ａ面に直角に折り
曲げて円筒形状の円筒部１６ｂを作り、その円筒部１６
ｂの端部を外側に折り返して円筒部１６ｂの外周側に円
筒部１６ｃを設けて、円筒部を２重構造にする。

【００４１】実施例１では材料をしごいてそれぞれ板厚
の異なる円筒部とフランジ部を構成しているが、第３の
実施例では曲げ加工だけで、円筒部とフランジ部の厚さ
をかえることができる。

【００４２】

【考案の効果】以上のように本考案は、小型，薄型のモ
ータのロータ装置にイナーシャリングを取り付けると慣
性容量がおおきくなり、Ｇ（ｓ）のゲインが下がるの
で、モータのサーボ特性のゲインを下げることができ、
トルクリップルやコキングトルクの影響を少なくするこ
とができ、モータのジッタが良いブラスレスモータを実
現することができる。

【００４３】また、ロータフレームの肉厚とイナーシャ
リングの肉厚との２重構造のため、駆動マグネットから
の磁束の漏洩を少なくすることができ、モータのＳ−Ｔ
特性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例におけるフロッピーディ
スク装置用ブラシレスモータの断面構造図

【図２】本考案の第１の実施例におけるイナーシャリン
グの斜視図

【図３】ブラシレスモータの速度制御を表すブロック線
図

【図４】ブラシレスモータの速度制御を表すブロック線
図をまとめた図

【図５】ブラシレスモータの制御回路の積分器回路図

【図６】Ｇ（ｓ）とＨ（ｓ）の図

【図７】（ａ）本考案の第１の実施例におけるフラン
ジ部のみのイナーシャリングの斜視図（ｂ）本考案の第１の実施例における円筒部のみのイ
ナーシャリングの斜視図

【図８】本考案の第２の実施例におけるイナーシャリン
グの斜視図

【図９】本考案の第２の実施例におけるブラシレスモー
タの断面構造図

【図１０】本考案の第３の実施例におけるイナーシャリ
ングの断面図

【図１１】従来のディスク回転駆動するブラシレスモー
タの構造図

【符号の説明】

１シャフト２スピンドルハブ３ロータフレーム４駆動マグネット５プリント基板６軸受ハウジング７ステータコア８ボール軸受９焼結含油メタル１０コイル１１ハブマグネット１２駆動ピン１３ＦＧマグネット１４イナーシャリング１４ａ円筒部１４ｂフランジ部１４ｃ切り欠き部１４ｄ切り欠き部の内周面１５ＰＧマグネット１５ａＰＧマグネットの内側面１６ＰＧセンサー１７ディスクハブ１８ａ下ヘッド１８ｂ上ヘッドＫｊ角速度から回転数への変換定数（ｒｐｍ／ｒａｄ
・ｓｅｃ）Ｊ慣性モーメント（ｇｃｍ・ｓｅｃ²）Ｎ０定格回転数（ｒｐｍ）Ｋｖ速度デスクリミネータのゲイン（Ｖ／％）Ｈ１（ｓ）積分器の伝達関数Ｈ２（ｓ）エラーアンプからドライバまでの伝達関数Ｒｎｆ帰還抵抗値（Ω）Ｋｔトルク定数（ｇｃｍ／Ａ）

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】多極着磁した駆動マグネットとカップ状
のロータフレームと前記ロータフレームの外周部に周波
数発電用マグネットとを有し、前記ロータフレームの垂
下部外周部に、この外周径に係合する円筒部とフランジ
部とを一体的に具備したイナーシャリングをロータフレ
ームの外周部に設けたブラシレスモータのロータ構造に
おいて、周波数発電用マグネット部の最外周部の一カ所
に位置検出用マグネットを設け、イナーシャリングのフ
ランジ部の一部に切り欠き部を設けたことを特徴とする
ブラシレスモータのロータ構造。
【請求項２】多極着磁した駆動マグネットとカップ状
のロータフレームと前記ロータフレームの外周部に周波
数発電用マグネットとを有し、前記ロータフレームの垂
下部外周部に、この外周径に係合する円筒部とフランジ
部とを一体的に具備したイナーシャリングをロータフレ
ームの外周部に設けたブラシレスモータのロータ構造に
おいて、イナーシャリングのフランジ部の内周部をフラ
ンジ部面に直角に折り曲げて円筒形状の円筒部を作り、
その円筒部の端部を外側に折り返して前記円筒部の外周
部にもう１つの円筒部を設けて、円筒部を２重構造にし
たことを特徴とするブラシレスモータのロータ構造。