JP3128283B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータに関
し、特にコミュテーションレスおよびコギングレスによ
る高速回転が可能とされるブラシレスモータに適用して
有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば磁気ディスク装置用のブ
ラシレスモータとしては、磁界を発生するステータと、
このステータのよって発生される磁界内に相対的に回転
自在に配設されるロータとを備えたスピンドルモータが
多く用いられ、半導体チップ化された電子回路などによ
って回転が制御されている。

【０００３】たとえば、三相コイルのブラシレスモータ
においては、半導体スイッチでステータの各コイルを順
次切り換えて通電することによってロータに回転力を発
生させ、この場合に所定の角度だけ回転した後にコミュ
テーションすることによって回転を維持できるようにな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な従来技術においては、モータの回転を継続させるため
には電気的な通電切換によるコミュテーションが必ず必
要となる。

【０００５】そこで、本発明者は、コイルと対向する磁
極を常に同一の極とすることにより、従来のようなコミ
ュテーションが不要となることを見い出した。

【０００６】すなわち、本発明の目的は、コミュテーシ
ョンなしに回転を維持することができ、高速化を図るこ
とができるコギングレスのブラシレスモータを提供する
ことにある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【０００９】すなわち、本発明のブラシレスモータは、
磁界を発生する磁界生成手段と、この磁界生成手段によ
って発生される磁界内に相対的に回転自在に配設された
環状部材とを具備し、磁界生成手段と環状部材のいずれ
か一方がステータとして作用し、それらの他方がロータ
として作用するブラシレスモータであって、磁界生成手
段は半径方向に間隔をおいて配設された一対の環状マグ
ネット手段を有し、この環状マグネット手段は周方向に
同極となるように半径方向に着磁され、環状部材はこの
一対の環状マグネット手段の間に配置され、かつこの環
状部材には周方向に間隔をおいて複数個の貫通孔が形成
され、これらの貫通孔を通して環状部材の外周部および
／または内周部にはコイル手段が巻かれているものであ
って、周方向に隣接する孔の中心が環状部材の半径方向
にずれるように前記貫通孔を設けるようにしたものであ
る。

【００１０】

【作用】前記したブラシレスモータによれば、磁界生成
手段に配設された環状マグネット手段による周方向に同
極となる磁界中に、複数個の貫通孔を通して外周部およ
び／または内周部にコイル手段が巻かれた環状部材が配
置されることにより、コイル手段に電流を供給すると、
この電流および環状マグネット手段による磁界の作用に
よってロータを所定方向に回転駆動させることができ
る。

【００１１】すなわち、コイル手段と対向する磁極は常
に同一の極、たとえば外側のマグネット手段の内周面が
全てＮ極に、かつ内側のマグネット手段の外周面がこれ
と反対の極性であるＳ極に着磁されている場合に、磁界
は貫通孔を避けて通るので貫通孔の中のコイル手段は磁
界の影響を受け難く、また貫通孔の外側のコイル手段は
磁界の影響を直接受けるので、この同一方向の回転トル
クによりコミュテーションなしにロータを回転させるこ
とができる。また、環状部材に設けられた複数の貫通孔
は、周方向に隣接する孔の中心が環状部材の半径方向に
ずれているので、それだけ磁束の通りが良好となる。

【００１２】また、マグネット手段の材料として保持力
の大きい磁性体を用いた場合には、磁力を強くしても回
転中にコイル手段に電圧が誘起されることがないので、
負荷に対する出力トルクを大きくすれば、いくらでも高
速にすることができる。

【００１３】すなわち、原則的に磁極の強さが均一であ
り、この場合に磁場の中をコイル手段が動いても強さが
一定なのでｄφは時間的に変化せず、ｄφ／ｄｔ＝０と
なって発電電圧が発生しないので、マグネット手段の磁
界をいくら大きくしても、ある回転数以上で誘起電圧の
影響によりトルクが発生しなくなるという現象がなくな
り、上限回転数を気にすることなくトルクを増すことが
できるので、誘起電圧による上限回転数を考慮すること
なく強いマグネット手段を使用することによって高速化
が可能となる。

【００１４】

【実施例１】図１は本発明の一実施例であるブラシレス
モータの要部を示す断面図、図２は本実施例のブラシレ
スモータにおいて、図１のII−II線における切断半断面
図、図３は本実施例における環状部材を詳細に示す説明
図である。

【００１５】まず、図１および図２により本実施例のブ
ラシレスモータの構成について説明する。

【００１６】本実施例のブラシレスモータは、たとえば
ディスク装置用のブラシレスモータに適用され、磁界を
発生する磁界生成手段１と、この磁界生成手段１によっ
て発生される磁界内に相対的に回転自在に配設された環
状部材２と、磁界生成手段１を回転可能に支持するベア
リング３と、ベアリング３を固定するシャフト４から構
成されている。実施例１では、磁界生成手段１がロータ
として作用し、環状部材２がステータとして作用する。

【００１７】磁界生成手段１は、たとえば鉄系の強磁性
材料によって図２に示すように肉厚の厚い円筒状に形成
され、その周壁の一端側が凹状にくり抜かれ、中心半断
面がコ字断面状に形成されている。

【００１８】さらに、この磁界生成手段１のコ字断面部
には、半径方向に間隔をおいて一対の環状のマグネット
（マグネット手段）５，６が配置されている。このマグ
ネット５，６は、たとえば希土類系磁石などの保持力の
大きい磁性材料が用いられ、周方向に同極となるように
半径方向に着磁されている。そして、このマグネット
５，６間に所定の隙間を持って環状部材２が回転自在に
配設されている。

【００１９】環状部材２は、たとえば鉄系の強磁性材料
によって図２に示すように円筒状に形成され、図１のよ
うにその周方向に間隔をおいて複数個の貫通孔７が形成
されている。これらの貫通孔７は、たとえば取付穴８を
除き、１５度の等分角度で開孔されている。そして、環
状部材２の各々の貫通孔７を通して、その外周部および
内周部には図３に示すようにコイル（コイル手段）９，
１０がそれぞれ巻かれている。すなわち、環状部材２の
外周部および内周部には、コイル９，１０が貫通孔７内
にて上から下に延びるように所要の通り巻かれている。

【００２０】次に、本実施例の作用について図３により
説明する。

【００２１】以上のように構成されるブラシレスモータ
において、たとえば外側のマグネット５の内周面が全て
Ｎ極に、内側のマグネット６の外周面が全てＳ極に着磁
される場合に、外側から内側方向（図３において上から
下）への磁界が生じる。この磁界は、貫通孔７を避けて
その外側を通り貫通孔７の中に位置されるコイル９，１
０の巻線部は磁界の影響を受け難くなる。

【００２２】そして、各々のコイル９，１０に外周壁側
から貫通孔７側への電流が流される（換言すると、コイ
ル９，１０の貫通孔７内に位置する部位にて上から下に
向けて電流が流れる）と、磁界は貫通孔７を避けてその
外側を通り、貫通孔７の中に位置されるコイル９，１０
の巻線部は磁界の影響を受け難くなる。

【００２３】一方、貫通孔７の外側に位置されるコイル
９，１０の巻線部は磁界の影響を直接受け、これによっ
て外周壁側のコイル９，１０の巻線部に同一方向のトル
クを発生させ、磁界生成手段１を所定の方向へ、すなわ
ち、図１および図３にて矢印１２で示す方向へ回転させ
ることができる。

【００２４】この場合に、マグネット５，６による磁極
の強さが均一であり、磁界の中をコイル９，１０が動い
ても磁束ｄφは時間的に変化しないので、回転中にコイ
ル９，１０に電圧が誘起されことがない。従って、従来
のようなある回転数以上で誘起電圧の影響によりトルク
が発生しなくなるという現象がなくなり、上限回転数を
気にすることなくトルクを増すことができるので、マグ
ネット５，６の強さに対応させて磁界生成手段１の回転
数を上昇させることができる。

【００２５】従って、本実施例のブラシレスモータによ
れば、磁界生成手段１に配設された一対のマグネット
５，６による周方向に同極となる磁界中に、複数個の貫
通孔７を通して外周部および内周部にコイル９，１０が
巻かれた環状部材２が配置されることにより、各コイル
９，１０の外周部および内周部側に、このコイル９，１
０と対向する同一磁極のマグネット５，６によって同一
方向の力を働かせることができるので、従来のようなコ
ミュテーションなしに磁界生成手段１の回転が可能とな
る。

【００２６】また、マグネット５，６に磁気特性の強い
材料を用いることにより、誘起電圧に依存する上限回転
数を気にすることなくトルクを増すことができるので、
磁界生成手段１の高速化が可能となる。

【００２７】この場合に、外側のマグネット５の内周面
および内側のマグネット６の外周面が機械的・磁気的に
均一で、かつ環状部材２の内周面および外周面にも切れ
目がなく均一になっているので、コギングの発生する余
地がない。

【００２８】

【実施例２】図４は本発明の他の実施例であるブラシレ
スモータにおける環状部材を詳細に示す説明図である。

【００２９】本実施例のブラシレスモータは、実施例１
と同様にディスク装置用のブラシレスモータに適用さ
れ、磁界を発生する磁界生成手段１ａ、この磁界生成手
段１ａによって発生される磁界内に相対的に回転自在に
配設された環状部材２ａなどから構成され、磁界生成手
段１ａがロータとして、また環状部材２ａがステータと
して作用し、実施例１との相違点は、環状部材２ａに開
孔される貫通孔７ａの位置が異なる点である。

【００３０】すなわち、本実施例の環状部材２ａは、た
とえば鉄系の強磁性材料によって円筒状に形成され、図
４に示すように磁束の通りを良くするために貫通孔７ａ
の中心がずらされて開孔されている。そして、環状部材
２ａの各々の貫通孔７ａを通して、その外周部および内
周部には交互にコイル（コイル手段）９ａ，１０ａがそ
れぞれ巻かれている。

【００３１】従って、本実施例のブラシレスモータによ
れば、実施例１に比べて磁束の通りを良くすることがで
きるので、各コイル９ａ，１０ａの外周部および内周部
側により一層大きな回転トルクを発生させ、磁界生成手
段１ａの回転をさらに高速化することができる。

【００３２】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例１および２に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００３３】たとえば、前記各実施例のブラシレスモー
タについては、磁界生成手段１，１ａをロータ、環状部
材２，２ａをステータとした場合について説明したが、
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、たとえ
ば逆に磁界生成手段をステータ、環状部材をロータとす
ることも可能であり、この場合には磁界生成手段と環状
部材のいずれか一方をステータとして作用させ、他方を
ロータとして作用させればよい。

【００３４】また、前記実施例１のブラシレスモータに
ついては、環状部材２の貫通孔７を通してその外周部お
よび内周部にコイル９，１０をそれぞれ巻く場合につい
て説明したが、たとえば図５に示すように環状部材２の
外周部または内周部側のみに巻く場合など、種々の巻き
方に変更可能であり、この場合に環状部材２の外周部お
よび内周部に同一方向の電流が流れる（すなわち、貫通
孔７内に位置する部位には同一方向の電流が流れる）よ
うに巻くことが必要となる。

【００３５】さらに、実施例２の場合にも、図６に示す
ように１本のコイルを外周部および内周部に交互に巻く
場合などについても適用可能である。

【００３６】これにより、前記実施例と逆に、外側のマ
グネット５，５ａの内周面がＳ極、内側のマグネット
６，６ａの外周面がＮ極に着磁される場合についても考
えられる。

【００３７】また、前記実施例においては、貫通孔７，
７ａが１５度の等分角度で開孔される場合について説明
したが、これに限定されるものではなく、たとえば２０
度の円周等分に開孔される場合など、他の角度に変更可
能であることは言うまでもない。

【００３８】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその利用分野であるディスク装置用の
ブラシレスモータに適用した場合について説明したが、
これに限定されるものではなく、たとえばレーザプリン
タなどの他の装置に適用されるブラシレスモータについ
ても広く適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００４０】すなわち、磁界生成手段は半径方向に間隔
をおいて配設された一対の環状マグネット手段を有し、
この環状マグネット手段は周方向に同極となるように半
径方向に着磁され、環状部材はこの一対の環状マグネッ
ト手段の間に配置され、かつこの環状部材には周方向に
間隔をおいて複数個の貫通孔が形成されるとともに、周
方向に隣接する孔の中心が環状部材の半径方向にずれる
ように貫通孔が設けられ、これらの貫通孔を通して環状
部材の外周部および／または内周部にはコイル手段が巻
かれていることにより、コイル手段に電流を供給する
と、この電流および環状マグネット手段による磁界の作
用によってロータを所定方向に回転駆動させることがで
きるので、コミュテーションなしにロータの回転が可能
となる。

【００４１】また、マグネット手段として保持力の大き
い磁性材料を用いた場合には、磁力を強くしても回転中
にコイル手段に電圧が誘起されることがないので、上限
回転数を気にすることなくトルクを増すことができ、強
いマグネット手段を使用することによって高速化が可能
となる。

【００４２】この結果、コミュテーションなしに回転を
維持することができ、高速化が可能とされるコギングレ
スのブラシレスモータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１であるブラシレスモータの要
部を示す断面図である。

【図２】実施例１のブラシレスモータにおいて、図１の
II−II線における切断半断面図である。

【図３】実施例１における環状部材を詳細に示す説明図
である。

【図４】本発明の実施例２であるブラシレスモータにお
ける環状部材を詳細に示す説明図である。

【図５】本発明の実施例１におけるブラシレスモータに
おいて、コイル手段の巻回方法の変形例を示す説明図で
ある。

【図６】本発明の実施例２におけるブラシレスモータに
おいて、コイル手段の巻回方法の変形例を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１，１ａ 磁界生成手段 ２，２ａ 環状部材 ３ ベアリング ４ シャフト ５，６ マグネット（マグネット手段） ７，７ａ 貫通孔 ８ 取付穴 ９，９ａ，１０，１０ａ コイル（コイル手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁界を発生する磁界生成手段と、該磁界
   生成手段によって発生される磁界内に相対的に回転自在
   に配設された環状部材とを具備し、該磁界生成手段と該
   環状部材のいずれか一方がステータとして作用し、それ
   らの他方がロータとして作用するブラシレスモータであ
   って、前記磁界生成手段は半径方向に間隔をおいて配設
   された一対の環状マグネット手段を有し、該環状マグネ
   ット手段は周方向に同極となるように半径方向に着磁さ
   れ、前記環状部材は該一対の環状マグネット手段の間に
   配置され、かつ該環状部材には周方向に間隔をおいて複
   数個の貫通孔が形成され、該貫通孔を通して前記環状部
   材の外周部および／または内周部にはコイル手段が巻か
   れており、該コイル手段に電流を供給すると、該電流お
   よび磁界の作用によって前記ロータが所定方向に回転駆
   動されるブラシレスモータであって、周方向に隣接する
   孔の中心が環状部材の半径方向にずれるように前記貫通
   孔が設けられたことを特徴とするブラシレスモータ。