JP2639521B2 - 無集電子三相直流電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、無集電子三相直流電動機及びこれに用いた
記憶装置、特にディスク記憶装置に関する。さらに詳し
くは本発明は、互いに相対的に可動の永久磁石装置と三
相巻線とを備え、電気角180゜の間は第１電位にあり次
の電気角180゜の間は第２電位にあるセンサ出力信号を
供給するため、巻線に対し相対的に静止し永久磁石装置
によって制御される位置検出手段を備え、巻線コイルは
互に電気角120゜ずれたセンサ出力信号に依存して周期
的な順列の電流によって付勢され、電気角120゜ずれた
電圧が巻線コイルの個々のコイルに永久磁石装置の各磁
極により誘起され、この誘起電圧（逆起電力）は零点の
通過によって交互に電気角最大180゜の間は正であり、
電気角最大180゜の間は負であり、その合計は磁石装置
と巻線との間はすべての相対位置に対して零に等しいよ
うにされた形式の無集電子三相直流電動機に関する。

［従来の技術］ この形式の直流電動機は、回転電動機の形式ではドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第 31 22 049号公報から知ら
れており、リニアモータの形式ではドイツ連邦共和国特
許出願公開第 31 23 441号公報から知られている。

公知の電動機において、永久磁石極は、ほぼ台形状の
放射状に磁化された永久磁石リング、または均一に分割
配置され放射状に磁化された一連の磁石セグメントから
構成され、溝が切られた磁束誘導部材は断面がほぼＴ字
状に形成されている。コイルは、溝の切られた磁束誘導
部材の夫々の極に非重畳形式で巻かれている。コイルピ
ッチと磁石ピッチとの比は2:3である。溝が切られた磁
束誘導部材の極片の間の溝開口部は、幅が電気角３゜な
いし30゜であり、磁極幅は、ほぼ電気角120゜ないし180
゜である。個々の巻線コイルには磁極により階段状電圧
が誘起され、この誘起電圧は、電気角120゜の間は正で
あり約電気角60゜の間はほぼ零であり約電気角120゜の
間は負である。公知の電動機においては、３つの位置セ
ンサは巻線コイルに対して、切換点が電気角60゜の零電
圧領域から正の領域へ移行する際の誘起電圧のフランク
のほぼ中央にあるようにされていた。この目的のため、
位置センサは、溝が切られた磁束誘導部材の極片の間の
溝開口部の中心か、又は磁束誘導部材の極の対称軸線上
に設けられる。位置センサと巻線に電流を供給する端末
段との間に復号器が隣接され、この復号器は、巻線コイ
ルのうち常に２つが電流によって付勢され、それと同時
に、電気角120゜の領域に対応するコイルに磁極により
誘起電圧（逆起電力）が誘起されるようにされている。

［発明が解決しようとする課題］ この公知の技術によって、簡単な巻線構造と組合わさ
れた高い効率が得られる。しかしながら、転流領域
（時）において、トルクがトルクピーク値の約75％また
はそれ以下に短時間低下する欠点がある。特に、小さな
電動機の場合に重要な問題になる転流誤差によって、実
際にトルクがピーク値の50ないし60％低下する場合があ
る。これは多くの用途において極めて不都合である。

本発明の基本的な目的は、著しく向上された安定性を
有するトルクを発生するように、冒頭に述べた形式の電
動機を開発することにある。さらに本発明は、かかる電
動機を用いた改良されたディスク記憶装置を提供するこ
とも意図する。

［課題の解決手段］ 本発明によれば、上記目的に従い、以下の特徴を有す
る無集電子三相直流電動機（第１発明）が提供される。

（ａ）互いに相対的に可動の永久磁石装置と三相巻線と
を有し、 （ｂ）巻線に対し相対的に静止し永久磁石装置によって
制御される位置検出手段を備えると共に、電気角180゜
の間は第１電位にあり次の電気角180゜の間は第２電位
にある位置検出信号に基づき導出される制御信号を供給
する制御信号生成段を有し、 （ｃ）巻線コイルは互いに電気角略120゜ずれた該制御
信号に依存して周期的な順列の電流によって付勢され、 （ｄ）巻線コイルの個々のコイルには電気角略120゜ず
れた誘起電圧が永久磁石装置の磁極により誘起され、こ
の誘起電圧は零点の通過によって交互に電気角最大180
゜の間は正であり電気角最大180゜の間は負であり、そ
の合計は磁石装置と巻線との間の実質的にすべての相対
角度位置に対して実質的に零に等しく、 （ｅ）該誘起電圧は零点通過に際して実質的に零レベル
にある区間を形成するよう構成され、 （ｆ）前記制御信号生成段は、関連するコイル誘起電圧
が実質的に零レベルにある前記区間内において制御信号
の状態変化が生じるように巻線コイルに関連して制御信
号を出力するよう構成され、該制御信号に関連して導出
された駆動電圧によって、巻線コイルが巻線駆動段を介
して付勢されること。

なお前記制御信号は、該位置検出手段の出力信号に直
接又は間接的に対応してか又は位置検出手段の出力信号
から制御信号生成段において合成して間接的に導出され
ることができる。

さらに本発明（第２発明）によれば、少くとも１つの
記憶ディスクを収容するハブと、ハブを駆動する無集電
子直流電動機とを備えたディスク駆動装置を有するディ
スク記憶装置であって、該直流電動機として、第１発明
の電動機を用いたものを提供する。好ましくは、上記電
動機の少なくとも主要部は、ハブ中に配設される。

この電動機構造によってトルク変動は理論的に零に等
しくなる。実際において、トルク変動が重要な問題にあ
る小さな電動機の場合においても、トルク変動は最大ト
ルクの約±５ないし７％に抑えられる。

［好適な実施の形態］ 巻線コイルは星状に接続することができる。このよう
な場合に、巻線の駆動段を位置センサに直接接続するこ
とによって制御信号生成段の制御信号に関連して導出さ
れた駆動電圧を得ることもできる。この場合位置センサ
の出力と、巻線に電流を供給するようにされた端末段と
の間に復号ないしデコード（即ち、制御信号の合成）の
必要がないため、回路の経費が著しく低減される。さら
に、巻線コイルの電流切換は、電流切換を行なっている
当該コイルに実際にトルクが発生されない領域（即ち、
関連するコイルのコイル誘起電圧が実質的に零レベルに
ある区間）において生じるため、転流ノイズ（電流切換
時のノイズ即ち、転流時のトルク変動）が極めて低く抑
えられる。

しかしながら、巻線コイルはデルタに接続することも
できる。その場合、制御信号生成段において復号器は位
置センサと巻線駆動段との間に接続され、復号器は、図
示した典型例においてセンサ出力信号の夫々の２つの連
続する各電気角180゜の半周期の間において、駆動電圧
が、電気角120゜の間は夫々正であり電気角120゜の間は
夫々負であり、電気角120゜の順次変化する隣接正負領
域の間の移行部を成す残りの電気角60゜の領域では、夫
々の巻線接続端子は開路され、換言すれば無電位になる
ように作動する。この際駆動電圧は実質的に矩形波ない
し台形波を成すと共に、本発明の直流電動機は、一般的
に円筒形の空隙をもつことができ、その場合、永久磁石
装置は外部回転子の一部とすることができる。しかしな
がら、この電動機は、ほぼ平らな空隙をもつリニアモー
タとして設計されることもできる。特に簡素な構造は４
極の回転子によって得られる。

本発明の好適なさらなる形態によれば、巻線の個々の
コイルは、溝が切られた磁束誘導部材の１つの極に非重
畳形式で巻かれ、この磁束誘導部材は永久磁石装置と共
に空隙を区画し、各コイルの軸線は、運動方向すなわち
運動方向の接線に垂直に延びている。コイルピッチと磁
石（磁極）ピッチとの比は2:3であり、個々の磁極によ
る誘起コイル電圧（逆起電力）は、３段階段状電圧であ
り、電気角約120゜の間は正であり、電気角約60゜の間
は零に等しいか又は殆んど等しく（即ち実質的に零レベ
ルの区間を形成し）、電気角120゜の間は負であり、制
御信号ないし場合により位置センサは、その状態変化
が、関連する誘起電圧の電気角60゜の零電圧区間のほぼ
中央において生じるようにされている。この誘起電圧の
零レベル区間は、回転子極の幅（換言すれば隣接回転子
極間の空隙）と磁極の配設関係によって設定できる。

本発明による直流電動機は、基本的には、一定な電動
機トルクを必要とするあらゆる場所に適している。信号
処理装置、特にディスク記憶装置の駆動に好適に使用さ
れる。少くとも１つの例えば磁気固定記憶装置ディスク
を収容するためのハブを備えた固定ディスク記憶装置の
場合、本発明による直流電動機は、少くとも主要部がハ
ブ中に設けられる。このような取付けによって、特に簡
潔な構造になる。このトルクの安定性によって、大きな
トルク変動が生じる電動機の場合より定格トルクを小さ
く設計し得るため、電動機の少くとも主要な部分をハブ
の中に設けることが、トルクの安定性によって可能にな
る。即ち、小型化が達成される。または前記ハブは記憶
装置の高い清浄度の空間に取付けることが好ましい。

この優れたトルクの安定性によって、さらに、上述の
直流電動機は、磁気テープレコーダ用の直接駆動キャプ
スタンモータおよび／またはリールモータとしても特に
適している。

なお、特許請求の範囲に記載した参照符号は理解を容
易にするためのものであって、図示の態様に限定するこ
とを意図するものではない。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

第１図および第２図において、符号10は三相無集電子
直流外部回転子電動機における固定子積層板を示してい
る。固定子積層板10は中心軸10Aに対して放射対称であ
り、環状の中央部10Bを備えている。この積層板は、断
面がほぼＴ字状をなした６個の固定子極11Aないし11Fを
形成し、互に60゜の角間隔を置いて設けられている。金
属薄板の積層板の代りに焼結鉄心を設けることができ
る。固定子極の極片12Aないし12Fは、永久磁石リング13
と共に、一般には円筒形の空隙14を区画している。永久
磁石リング13は、図示のように、放射状に磁化されて円
周上に隣り合わせて４つの極を有し、即ち４部分13Aな
いし13Dを有し、図から判るように空隙14に対向して交
互に２つの磁気北極と２つの磁気南極15および16があ
る。図示の実施例において、極15、16は、電気角約180
゜（機械角90゜に相当）の幅を有している。このように
して、ほぼ矩形または台形の磁化パターンが、空隙14の
円周方向に対して得られる。永久磁石リング13は、磁気
継鉄（ヨーク）を形成する鐘（カップ）状外部回転子17
に、例えば接着によって取付けられている。鐘状外部回
転子17は回転子ハウジングを形成し、端面壁17Aおよび
円筒形の周囲壁17Bを備えている。永久磁石リング13に
は、特にゴム磁石または合成樹脂結合磁石を使用するこ
とができる。一体的な永久磁石リング13の代りに、殻状
磁石セグメントが鐘状外部回転子17内に接着されるか又
はその他の方法でそこに固定される。磁石リングまたは
磁石セグメントに特に適した材料は、合成樹脂結合剤で
結合した磁性材料、ハードフエライトとエラストマー材
料との混合物、セラミック磁性材料またはサマリウムコ
バルトである。図示の実施例では、夫々の極15、16は電
気角180゜に伸びているが、これより狭い極にすること
もできる。しかしながら、電動機出力を大きくし所定エ
ネルギー効率を確保するためには、回転子磁極の幅は少
くとも電気角120゜にすることが好ましい。

固定子極11Aないし11Fは合計６個の固定子溝20Aない
し20Fを区画形成している。この溝には、三相固定子巻
線が嵌め込まれている。その場合、各三相巻線は、互い
に弦状に接続され２つ（一対）の電気角120゜のコイル
巻線21、22;23、24;および25、26を包含し、その夫々は
１つの固定子磁極の半径方向アーム部11Aないし11Fに巻
かれている。図に示されているように、各相の直列に接
続された２つのコイル巻線は、夫々直径方向の反対側に
位置している。この巻線は、図示されていないが、バイ
ファイラルコイルとして巻くことが好ましい。第１図の
概略図に示されているように、コイル巻線21ないし26の
間の重畳は回避されている。このようにして、特に短い
コイルエンド27（第２図）が得られる。溝開口部28Aな
いし28Fは、電気角３゜ないし30゜の幅にすることがで
きる。固定子巻線の予定された構成において、溝20Aな
いし20Fを充分に満たすことができる。溝開口部28Aない
し28Fの蓋は、通常必要でない。なお、溝開口部28A〜28
Fの開き幅（角度幅）と永久磁石リング13の磁極角度幅
との相対関係を（例えば第１図のように）調節すること
により、後述の第４、６図のような磁極による誘起電圧
曲線Ui1〜Ui3の零電圧区間（ないし領域）を設定調節で
きる。この零電圧区間は、さらに磁極の磁化の態様によ
っても調節できる。

固定子溝20Aないし20Fの深さは比較的浅くすることが
できるため、この電動機の構造は、固定子内部孔29を比
較的大きくすることができる。何らかの別の特別な手段
を講ずることなく、内部孔29の直径１と極片12の部分の
固定子外径Ｅとの比を最小0.35にすることができる。1/
Eの値は、0.4ないし0.7の範囲にすることが好ましい。
固定子鉄心の軸方向の長さＬと空隙14の最大直径Ｄとの
比L/Dは、１に等しいか又は１以下であることが好まし
い。この寸法比は、回転子の安定した支承に特に重要な
意味を有している。このような支承は、例えばディスク
記憶装置を駆動する場合に特に重要である。そのほか、
固定子巻線の全体の抵抗は、特に小さく保たれている。

第２図に示されているように、回転子を支承するた
め、鐘状外部回転子17の中心に太軸（スピンドル）32が
固定され、この太軸32は、軸方向に間隔を置いて設けら
れた球軸受33によって円筒形スリーブ34内に支承され、
このスリーブ34は固定子積層板10を支持し、組立フラン
ジ35に固定されている。

鐘状外部回転子17に、例えば軽金属からなる固定ディ
スク記憶装置のハブ37が嵌め込まれている。このハブ37
は、１個または数個の固定記憶ディスクの収容に使用さ
れる。ハブ37は、公知のように、記憶装置の高い清浄度
の空間に取付けられる。組立フランジ35はプリント基板
38を支持し、このプリント基板には直流電子装置および
場合によっては例えば回転数制御用の回路要素を設ける
ことができる。また、プリント基板38には特に３つの位
置センサ42、43、44が設けられ、これらは図示の実施例
では、磁界センサ、例えばホールゼネレータ、磁気抵抗
素子、磁気ダイオードなどである。二安定的に切換わる
ホール集積回路が特に好ましい。電気角180゜幅の回転
子磁極15、16を使用した場合には、位置センサ42、43、
44用の制御磁石として、第２図の左半分に示されている
ように、主磁石すなわち永久磁石リング13を直接使用す
ることができる。また、場合によっては、位置センサ用
の別個の制御磁石45を設けることもできる。これは第２
図の右半分に示されているが、この場合、位置センサの
角度位置は制御磁石の磁極に対応して定めることがで
き、必ずしも回転子磁極の配置にとらわれないで配置で
きるという自由度がある。第２図に示す実施例の場合、
位置センサ42、43、44は、これらを制御する磁石13また
は45に対して軸方向に向けられている。しかしながら、
例えば第２図に点線で示すように、位置センサを制御磁
石（この場合は永久磁石リング13）と半径方向に対向し
て設けることもできる。この実施例においていずれの場
合でも、センサの切換状態の変化（最終的には制御信号
の切換状態の変化）が該当するコイル電圧の零通過点と
ほぼ重なるように、位置センサ42、43、44を巻線21ない
し26に対する外周部に位置させる。これは、例えば、第
１図に示す実施態様において、位置センサを溝開口部28
A、28Bおよび28Cの中心に対して機械角15゜だけずらせ
ることによって達成できる。

第３図に示すように、巻線の三相21、22;23、24;25、
26は星状に接続されている。位置センサ42、43、44の出
力端子は、端末段（巻線駆動段）49の夫々の駆動増幅器
（オペアンプ）46、47、48の入力端子に直接接続されて
いる。駆動増幅器46、47、48の出力端子は、星状結線中
性点50から離れたコイル対21、22;23、24および25、26
の端部に接続されている。電源電圧は端子VSおよびGND
に印加される。またイネーブル信号が端子ENを介して端
末段49に供給される。

位置センサ42、43、44は第４図においてS1、S2および
S3で示される。互に電気角120゜ずれた３つのセンサ出
力（この例では矩形波）を供給する。これらの信号は、
単に端末段49の駆動増幅器46、47、48によって増幅され
る。対応して増幅された端末段電圧、即ち駆動電圧（基
準電位GNDに対する）は、第４図において、UE1、UE2お
よびUE3の符号で矩形波として示されている。これに対
応して駆動電流は実質的に矩形波として得られる。一
方、３段と階段状電圧が、永久磁石リング13の各磁極に
よって夫々のコイル対21、22;23、24;25、26に誘起され
る。星状結線中性点50に対して測定されたこれらの電圧
は、第４図においてUi1、Ui2、Ui3で示されている。図
示のように、各誘起電圧（逆起電力）Ui1、Ui2、Ui3
は、電気角約120゜の間は正であり、電気角約120゜の間
は負である。それらの間に電気角約60゜の幅の移行区間
があり、この間では誘起電圧が著しく減少した値をも
ち、その中央において誘起電圧は零点を通過する。今の
場合、この電気角60゜の幅の部分を簡略して零電圧区間
（ないし領域）と呼称する。

第４図に見られるように、位置センサ42、43、44の状
態変化すなわち信号S1、S2、S3の跳躍時点は、夫々対応
するコイル誘起電圧Ui1、Ui2、Ui3の零電圧区間内の零
通過点と一致する。さらに、第４図から、コイル誘起電
圧Ui1、Ui2、Ui3は、永久磁石リング13の各磁極とコイ
ル21ないし26によって形成された巻線との間の各相対位
置において、各磁極により誘起されるコイル誘起電圧の
合計が同様に零であるという条件を満たしていることが
判る。しかしながら、本発明は、図示された階段状誘起
電圧の形状に限定されない。誘起電圧は合計が零である
という条件下に例ば、正弦波形にすることもできる。

この実施例において、駆動電圧の切換時点は、制御信
号（この場合位置センサ42、43、44の出力信号）の切換
時点と同期し、この駆動電圧切換時点が、回転子の回転
ムラにより少しずれた場合にも、この切換時点は、コイ
ル誘起電圧の零電圧区間にあるので、その時点では駆動
回転トルクを発生させない。これは、モータの回転子駆
動回転トルクは、電極によるコイル誘起電圧（逆起電
力）とコイル駆動電流の積に比例して与えられることか
ら、理解される。このようにして、高度の回転トルクの
安定性が達成される。

別の第５図および第６図の実施例において、巻線コイ
ル21、22;23、24;および25、26はデルタに接続されてい
る。位置センサ42、43、44の出力端子と端末段64の入力
端子との間に、公知のようにANDゲートとNANDゲートと
インバータとから構成された復号器51（デコーダ）を備
えた制御信号生成段が設けられている。復号器51は、そ
の３つの入力端子60、61、26に供給されたセンサ出力信
号からその合成・組合せ処理により、端末段64の６つの
入力信号を導出する。端末段（巻線駆動段）64は、半導
体段例えば出力電流回路が互に直列に接続された端末段
トランジスタまたはサイリスタを備えた半ブリッジ回路
として夫々構成された３つのプッシュプル式全波駆動段
要素65、66、67を有している。巻線のデルタ結線コイル
21、22;23、24;および25、26は、端末段64の巻線接続端
子68、69、70に接続されている。復号器51は、第６図に
示された形状を有する正負に亘り変化する全波の端末段
電圧（GNDに対する）UE1、UE2およびUE3が、巻線接続端
子68、69、70に生じるように設計されている。なお復号
器51の内部構成は、公知の態様で構成でき第６図のS1〜
S3、UE1〜UE3の波形タイミングをUi1〜Ui3の零点通過と
同期させるようタイミングをとるをもって足りる。第６
図に見られるように、端末段電圧ないし駆動電圧UE1、U
E2およびUE3は、互に同様に電気角120゜ずらされてい
る。センサ出力信号S1、S2、S3の夫々の２つの連続した
電気角180゜の半周期の間において、端末段電圧（ない
し電流）は夫々の場合において電気角120゜の間は正の
比較的大きな値であり電気角120゜の間は負の比較的大
きな値である。各端末段電圧UE1、UE2、UE3の電気角120
゜の領域は、各巻線接続端子68、69または70が開路され
る夫々の電気角60゜の部分（ないしはほぼ零の部分、そ
の場合電気角約30゜で正負切替となる）によって互に離
間されている。なおコイル対21、22;23、24;および25、
26には、第６図のUi1、Ui2およびUi3に示された形状を
もつ３段の階段状誘起電圧が永久磁石リング13の各磁極
によって誘起される。このようにして均一トルクが前述
の実施例と同様の原理により達成される。なお復号器51
は３つの入力信号を合成して６つの出力信号を出力する
ので、復号器と表わすが、駆動段と併せて、第６図に示
すUE1〜UE3のような出力信号を与える回路であれば、適
宣構成できる。

第４図および第６図においては、種々の信号発生の相
対時間が同一の尺度で示されていることを特に付言する
必要がある。

第２図に示すように、この電動機は、ディスク記憶装
置のハブ37に場所を節約して設けられている。電動機に
よって生じるトルクは高度の不変性を有するため、ディ
スク記憶装置の起動時に生じる大きな摩擦力にピークト
ルクが打ち勝つだけで充分である。これと反対に、著し
いトルクの下降を有する電動機の場合、例えばピークト
ルクの僅か60％に相当する最小トルクが、この条件を満
たす必要がある。従って、ピークトルクは、かなり高く
選ぶ必要があった。本発明により得られた最低のトルク
変動によって、起動負荷および定格速度負荷に対する電
動機の定格負荷従って寸法を特に有利に小型化すること
ができる。即ち、常時一定トルクを確保できるのでトル
ク変動の大きな電動機のようにピークトルクを大きくと
る必要がなくなる。

上述の原理は、回転式駆動の場合だけでなく、直線式
駆動の場合にも好適に使用することができる。その場
合、リニアモータは、その他の例えばドイツ連邦共和国
特許出願公開第 31 23 441号公報から知られた方法によ
って構成することができる。

［発明の効果］ 本発明（第１発明）により、著しく向上された安定性
を有するトルクを発生する無集電子三相直流電動機が達
成される。そのトルク安定性により、所与の起動負荷お
よび定格速度に対する電動機の寸法を有利に小型化する
ことができる。さらに、駆動電圧を略矩形波とすること
により、所要トルクをトルクの均一性を害うことなく達
成できる。その結果、本発明の電動機は小型でかつ回転
トルク変動の安定化を要求される、ディスク駆動装置等
の情報記憶装置の駆動手段として特に適したものとな
る。なお、均一所要トルクを小型化して達成すれば、エ
ネルギー効率の確保にも資する。

さらに第２発明によれば、第１発明に係る電動機を用
いた安定した回転トルクを有する小型化されたディスク
駆動装置が得られる。好ましくはハブ中に主要部を収納
でき、それにより一層の小型化及び安定化を達成でき
る。これらの意味で本発明は、顕著な効果を有するもの
である。

なお、各従属請求項には、さらに好適な具体的展開形
態を示すが、本発明は、実施形態ないし実施例として示
す態様に限定されず、広汎な応用を許容するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は固定ディスク記憶装置の駆動用として組立てら
れ三相巻線が星状またはデルタ状に接続された本発明に
よる装置の一実施例を示す断面図、 第２図は第１図のII−II線断面図、 第３図は第１図に示す装置における三相巻線が星状に接
続された場合におけるブロック結線図、 第４図は第３図に示す回路の動作を示す波形図、 第５図は第１図に示す装置における三相巻線がデルタに
接続された場合におけるブロック結線図、 第６図は第５図に示す回路の動作を示す波形図である。 10……積層板（磁束誘導部材） 13……永久磁石 14……空隙 15、16……磁極 20……溝 21、22、23、24、25、26……巻線コイル 37……ハブ 42、43、44……位置センサ（位置検出手段） 49……巻線駆動段 51……復号器 54……巻線駆動段 64……巻線駆動段 67、68、69……巻線接続端子 S1、S2、S3……センサ出力信号 UE1、UE2、UE3……駆動電圧（端末段電圧） Ui1、Ui2、Ui3……誘起コイル電圧（逆起電力）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−121914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−91706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−93306（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−17886（ＪＰ，Ｕ)

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）互いに相対的に可動の永久磁石装置
   と三相巻線とを有し、 （ｂ）巻線に対し相対的に静止し永久磁石装置によって
   制御される位置検出手段を備えると共に、電気角180゜
   の間は第１電位にあり次の電気角180゜の間は第２電位
   にある位置検出信号に基づき導出される制御信号を供給
   する制御信号生成段を有し、 （ｃ）巻線コイルは互に電気角略120゜ずれた該制御信
   号に依存して周期的な順列の電流によって付勢され、 （ｄ）巻線コイルの個々のコイルには電気角略120゜ず
   れた誘起電圧が永久磁石装置の磁極により誘起され、こ
   の誘起電圧は零点の通過によって交互に電気角最大180
   ゜の間は正であり電気角最大180゜の間は負であり、そ
   の合計は磁石装置と巻線との間の実質的にすべての相対
   角度位置に対して実質的に零に等しく、 （ｅ）該誘起電圧は零点通過に際して実質的に零レベル
   にある区間を形成するよう構成され、 （ｆ）前記制御信号生成段は、関連するコイル誘起電圧
   が実質的に零レベルにある前記区間内において制御信号
   の状態変化が生じるように巻線コイルに関連して制御信
   号を出力するよう構成され、該制御信号に関連して導出
   された駆動電圧によって、巻線コイルが巻線駆動段を介
   して付勢されることを 特徴とする無集電子三相直流電動機。
2. 【請求項２】前記制御信号は、該位置検出手段の出力信
   号に直接対応してか又は位置検出手段の出力信号から制
   御信号生成段において間接的に導出されることを特徴と
   する請求項１に記載の直流電動機。
3. 【請求項３】永久磁石装置によって誘起される前記誘起
   電圧は略矩形ないし台形の波形を最大電気角180゜に亘
   り有することを特徴とする請求項１又は２に記載の直流
   電動機。
4. 【請求項４】前記巻線コイルは星状結線であることを特
   徴とする請求項１〜３の一に記載の直流電動機。
5. 【請求項５】前記巻線コイルはデルタ結線であることを
   特徴とする請求項１〜３の一に記載の直流電動機。
6. 【請求項６】前記電動機は、外部回転子式であることを
   特徴とする請求項１〜５の一に記載の直流電動機。
7. 【請求項７】前記駆動電圧は略矩形波であり、対応して
   略矩形波の駆動電流を生ずることを特徴とする請求項１
   〜６の一に記載の直流電動機。
8. 【請求項８】巻線の駆動段（49）が位置センサ（42、4
   3、44）に直接接続されることを特徴とする請求項４に
   記載の直流電動機。
9. 【請求項９】センサ出力信号（S1、S2、S3）の電気角18
   0゜の２つの連続する半周期の間、駆動電圧は電気角120
   ゜の間夫々正の比較的大きな値であり電気角120゜の間
   は負の比較的大きな値であり、電気角120゜の連続する
   領域の間の電気角60゜の２つの領域の間は夫々の巻線接
   続端子（67、68、69）が開路又はほぼ零とされることを
   特徴とする請求項５に記載の直流電動機。
10. 【請求項１０】電動機は一般的に円筒形の空隙（14）を
    有し、永久磁石装置（13）は外部回転子の一部であるこ
    とを特徴とする請求項６〜９の一に記載の直流電動機。
11. 【請求項１１】電動機はほぼ平らな空隙を有するモータ
    として設計されることを特徴とする請求項１〜５及び７
    〜９の一に記載の直流電動機。
12. 【請求項１２】回転子は４極を備えるように設計される
    ことを特徴とする請求項１〜10の一に記載の直流電動
    機。
13. 【請求項１３】巻線の個々のコイル（21ないし26）は溝
    （20）が切られた磁束誘導部材（10）の夫々の１つの極
    の周りに非重畳形式で設けられ、磁束誘導部材（10）は
    永久磁石装置（13）と共に空隙（14）を区画形成し、コ
    イル（21ないし26）は回転方向即ち回転方向の接線に垂
    直なコイル軸を有し、コイルピッチと磁石ピッチとの比
    は2:3であり、個々の誘起コイル電圧（Ui1ないしUi3）
    は、電気角約120゜の間は正であり電気角約60゜の間は
    零に等しいか又は殆んど等しく電気角約120゜の間は負
    であるような３段の階段状電圧であり、前記制御信号
    は、その状態変化が関連する誘起電圧（Ui1ないしUi3）
    の電気角60゜の零電圧領域のほぼ中央において生じるよ
    うにされることを特徴とする請求項１〜12の一に記載の
    直流電動機。
14. 【請求項１４】直接駆動のキャプスタンモータ用および
    ／または磁気テープレコーダのリールモータ用の請求項
    10、12又は13記載の直流電動機。
15. 【請求項１５】前記各巻線コイルは、夫々電気角約180
    ゜の間一つの極性を持つパルス駆動電圧電流により駆動
    されることを特徴とする請求項１〜14の一に記載の直流
    電動機。
16. 【請求項１６】前記各巻線コイルは、夫々電気角約180
    ゜の間正、負の交互の極性を持つパルス駆動電圧電流に
    より駆動されることを特徴とする請求項１〜14の一に記
    載の直流電動機。
17. 【請求項１７】各巻線に印加される前記パルス駆動電圧
    電流は略矩形波であることを特徴とする請求項15又は16
    に記載の直流電動機。
18. 【請求項１８】前記巻線コイルは互いに重畳していない
    ことを特徴とする請求項15〜16の一に記載の直流電動
    機。
19. 【請求項１９】前記三相巻線コイルは、鉄心を有する固
    定子極に巻かれていることを特徴とする請求項15〜18の
    一に記載の直流電動機。
20. 【請求項２０】少くとも１つの記憶ディスクを収容する
    ハブと、ハブを駆動する無集電子直流電動機とを備えた
    ディスク駆動装置を有するディスク記憶装置であって、 （ａ）互いに相対的に可動の永久磁石装置と三相巻線と
    を有し、 （ｂ）巻線に対し相対的に静止し永久磁石装置によって
    制御される位置検出手段を備えると共に、電気角180゜
    の間は第１電位にあり次の電気角180゜の間は第２電位
    にある位置検出信号に基づき導出される制御信号を供給
    する制御信号生成段を有し、 （ｃ）巻線コイルは互に電気角略120゜ずれた該制御信
    号に依存して周期的な順列の電流によって付勢され、 （ｄ）巻線コイルの個々のコイルには電気角略120゜ず
    れた誘起電圧が永久磁石装置の磁極により誘起され、こ
    の誘起電圧は零点の通過によって交互に電気角最大180
    ゜の間は正であり電気角最大180゜の間は負であり、そ
    の合計は磁石装置と巻線との間の実質的にすべての相対
    角度位置に対して実質的に零に等しく、 （ｅ）該誘起電圧は零点通過に際して実質的に零レベル
    にある区間を形成するよう構成され、 （ｆ）前記制御信号生成段は、関連するコイル誘起電圧
    が実質的に零レベルにある前記区間内において制御信号
    の状態変化が生じるように巻線コイルに関連して制御信
    号を出力するよう構成され、該制御信号に関連して導出
    された駆動電圧によって、巻線コイルが巻線駆動段を介
    して付勢されることを 特徴とするディスク記憶装置。
21. 【請求項２１】直流電動機または少くともその主要部が
    前記ハブ（37）内に設けられたことを特徴とする請求項
    20記載のディスク記憶装置。
22. 【請求項２２】前記記憶ディスク及び前記ハブは、記憶
    装置の高い洗浄度の空間に取付けられたことを特徴とす
    る請求項20又は21記載のディスク記憶装置。
23. 【請求項２３】前記モータはスピンドルモータであるこ
    とを特徴とする請求項20〜22の一に記載のディスク記憶
    装置。