JPH01286759A

JPH01286759A - ブラシレスモーター

Info

Publication number: JPH01286759A
Application number: JP63114382A
Authority: JP
Inventors: Shigeya Tanimoto; 谷本　茂也
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-11
Filing date: 1988-05-11
Publication date: 1989-11-17
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JP2783546B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はＶＴＲ用キャプスタンモーター等に使用される
ブラシレスモーターに関する。

（従来の技術）最近、ビデオテープレコーダー（ＶＴＲ）とかデジタル
オーディオテープレコーダー（ＤＡＴ）等の映像機器や
音響機器といった精密機器において、テープの駆動源た
るモーターには、ブラシレスモーターが使用されている
。この゛ような機器におけるモーターには高回転精度が
要求され、そのためにトルクリップルの少ないモーター
が要望されている。

この種モーターの一例を第２０図ないし第２２図に示し
ている。このモーターは３相全波駆動力式とされている
。同図において、１　ａ＋＋　　１．２＋　　１□、　
　１２＋　　Ｉｇ＋＋　　１ｃ２はステーター基板２に
取着された固定子コイル、３Ｇ回転子４のローターヨー
ク５に取着されたリング状のローターマグネットであり
、これらは空隙を介して対向しており、この場合アキシ
ャルギャップ形をなしている。上記ローターマグネット
３は第２２図かられかるように８極に着磁されている。

しかして、固定子１　ａｌｌ　　１　ａ２＋　　１　ｂ
ａｒ　　ｌ　ｂ２＋　　１１１１　１□に所定の順序で
電気角１２０度通電することにより、前記ローターマグ
ネット３との間に磁気的な吸引力もしくは反発力を生じ
させてこの回転子４を回転させる。この場合、ローター
マグネット３の一般的な空隙磁束分布を第２３図に示し
ており、この時、３相全波駆動力式であるので、電気角
で１２０度ずつ位相がずれた波形Ａ、Ｂ。

Ｃとそれらを反転させた波形Ａ’　、Ｂ’　、Ｃ’とが
合成される。このような磁界と固定子コイル１ｍｌ＋　
　１ｅ２＋　　１□＋　　Ｉ　Ｔｈ２＋　　１　ｃ＋＋
　　１　ｔ２に流れる電流によってモータートルクが発
生する。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、固定子コイル１＊ｌ＋１ａｌｌ□１　１
　ｂ２ｇ　　１　ｇｌ＋　　Ｉ　Ｅ２にほぼ一定の電流
が通電されるこの種モーターにおいて、第２３図のよう
な正弦波形合成の空隙磁束分布では、第２４図のような
トルクリップルが発生する。この結果、回転子の回転速
度が嚢動するところの回転むらが起こり、このモーター
を使用する機器においてワウ・フラッタやジッタが発生
するという欠点があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、トルクリップルを低減できるブラシレスモークー
を提供するにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の第１の手段は、固定子コイルと、これと空隙を
介して対向するリング状のローターマグネットとを具備
して成るものにおいて、前記ローターマグネットの各磁
極にあって前記空隙側の面の一部に夫々磁性板を取付け
たところに特徴を有する。

本発明の第２の手段は、ローターマグネットを、磁気の
強さが異なる複数のリング状単位マグネットから構成し
て各磁極の中央部の磁束密度を小さくしたところに特徴
を有する。

本発明の第３の手段は、ローターマグネットの°各磁極
にあって空隙側の面を凹状に形成したところに特徴を有
する。

（作用）上記第１の手段によれば、ローターマグネットの各磁極
の一部に磁性板が取付けられているので、この磁性板が
面する部分の空隙における磁束密度がほぼ一定となるよ
うに分布する。このとき、固定子コイルの各相の電流が
一定でしかも磁束密度が一定となる割合が大きいほどト
ルクリップルは減少する。

上記第２の手段によれば、ローターマグネットを、磁気
の強さが異なる複数のリング状単位マグネットから構成
して各磁極の中央部の磁束密度を小さくしたので、各磁
極での磁束密度分布がほぼ一様となる。従って、上述同
様にトルクリップルの減少化が図れる。

また、上記第３の手段によれば、ローターマグネットの
各磁極にあって空隙側の面を凹状に形成したので、各磁
極での磁束密度分布がほぼ一様となる。従って、上述同
様にトルクリップルの減少化が図れる。

（実施例）以下本発明の第１の実施例につき第１図ないし第６図を
参照して説明する。第３図には例えばＶＴＲ用のキャプ
スタンモーターを縦断面して示しており、同図において
、１１はスリーブ、１２はこのスリーブ１１に固着され
たステーター基板である。このステーター基板１１の下
面には、第４図に示すように、固定子コイル１３−＋、
　　１３−２゜１３．１．１３゜２＋　　１３−＋、１
３−２が配設されていると共に、３個の位置検出素子１
４，１４．１４が配設され、さらに磁気抵抗素子から成
る回転数検出用周波数発電機１５が配設されている。１
６は前記スリーブｌｌ内に挿通して軸支した回転軸で、
これの下端には取付部１７ａを介してローターヨーク１
７が固着されており、このローターヨーク１７の上面に
は、前記固定子コイル１３−＋。

１３．２．　１３．、、　１３．□、１３−１．１３−
２と所定の空隙を介して対向するようにリング状のロー
ターマグネット１８が、固着されている。また、このロ
ーターヨーク１７の側縁部には周波数発電機用のマグネ
ット１９が取着されている。

上記固定子コイル１３−＋、　　１３−２．　１３−１
．　１３＝２．　１３−１．　１３−２にあって、固定
子コイル１３．１と１３．２とが直列接続され、また、
固定子コイル１３□と１３．２とが、１３６１と１３ｔ
２とが夫々直列接続されている。これら各固定子コイル
１３ｍ１．　１３．２．　１３□、１３−２．１３゜、
１３−２には、３相全波の１２０度通主通電動方式で定
められる所定の順序に従ってほぼ一定の電流が通電され
、前記ローターマグネット１８との間で磁気的な吸引力
もしくは反発力が発生することにより、ローターマグネ
ット１８．ローターヨーク１７及び回転軸１６から成る
回転子２０が回転する。

さて、第１図および第２図に示すように、ローターマグ
ネット１８は、８極に着磁されていて、各磁極には、空
隙側の面の一部を占める大きさの磁性板２１が夫々例え
ば接着により取付けられている。この磁性板２１はＮ極
及びＳ極には跨がらないように設けられている。

この結果、第５図に示すように、この磁性板２１部分に
面する空隙における磁束密度（領域りで示す）が、はぼ
−様の分布状態となる。

ここで、周知のように、この種のモーターの発生トルク
は、次の（１）式で示される。

Ｔ−ｋ　Ｘ（ｂＡ　ＸＩＡ＋ｂＢ　ＸＩＢ＋ｂＣＸＩＣ
）　　・（１）ｋ：固定子コイルの巻数等に関係する定
数ｂ＾、ｂＢ、ｂＣ：　Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電流なお、
１２０度通主通電合には、Ａ相とＢ相。

Ｂ相とＣ相、Ｃ相とＡ相といった組み合わせで常に二つ
の相だけでトルクが発生する。

上記式からも分かるように、各相の電流がほぼ一定で且
つ固定子コイルに作用する磁束密度が一定である割合が
大きいほど、トルクリップルは減少することになる。従
って、本実施例によれば、第５図から分かるように、磁
束密度が一定となる領域が広いので、トルクリップルを
減少させることができる。

磁極の広さに対する磁性板２１の占める割合と、トルク
リップルとの関係を実験によって調べたところ、第６図
に示す結果が得られた。即ち、磁極に対する磁性板２１
の占有割合が大きくなると、それだけトルクリップルが
減少する。とくに、ローターマグネット１８の１極のな
かで磁性板２１が占める割合を電気角で示した大きさが
、固定子コイル１３−＋、・・・への通電角以上、例え
ば１２０度通主通電合にはローターマグネット１８の１
極１８０度のほぼ０．６７　（１２０，６度）以上とし
た場合には、第６図に示されているように、トルクリッ
プルはさらに低減される。

なお、上記第１の実施例では、アキシャルギャップ形の
モーターを例示したが、これはラジアルギャップ形のモ
ーターであってもよく、この場合、本発明の第２の実施
例として示す第７図のように、筒形リング状のローター
マグネット２２の内周面側において各磁極の一部に磁性
板２３を取り付ければよい。この場合も上述と同様の効
果を奏する。

次に第８図ないし第１３図は本発明の第３の実施例を示
すものであり、この第３の実施例においては、次の点が
第１の実施例と異なる。第８図ないし第１０図に示すよ
うに、ローターマグネット２４を、第１のリング状単位
マグネット２５と、第２のリング状単位マグネット２６
とを一体化して構成しており、この第１のリング状単位
マグネット２５と第２のリング状単位マグネット２６と
では磁気の強さが異なるように着磁されている。

そして磁性板２１は用いていない。

第１のリング状単位マグネット２５は、第２のリング状
単位マグネット２６よりも内周側の部分を構成しており
、且つこの第２のリング状単位マグネット２６よりも磁
気の強さが強く設定されいる。しかして、このローター
マグネット２４において、１極を見た場合、その極中心
で磁気の強い第１のリング状単位マグネット２５の占め
る割合が小さめとなる形状にこれら各単位マグネット２
５．２６の形状を設定している。この結果、第１２図（
ａ）ないし第１２図（Ｃ）、第１１図に示すように、各
磁極に面する空隙における磁束密度（領域Ｌ（電気角１
２０度）で示す）が、はぼ−様の分布状態となる。しか
して、トルクリップルの大きさを調べたところ、第１３
図に示すように、トルクリップルが低減することが確か
められた。

なお、第１４図は本発明の第４の実施例を示すものであ
り、この第４の実施例は上記第３の実施例と次の点が異
なる。この第４実施例では、ラジアルギャップ形のモー
ターにおける、簡単リング状のローターマグネット２７
を示しており、この場合もこのマグネット２７は、夫々
磁気の強さの異なる第１のリング状単位マグネット２８
と第２のリング状中位マグネット２９とから構成されて
いる。この実施例においても第３の実施例と同様の効果
を奏する。

第１５図ないし第１８図は本発明の第５の実施例を示し
ており、この第５の実施例においては、次の点が第１の
実施例と異なる。即ち、ローターマグネット３０は、そ
の各磁極にあって空隙側の面を「ｖ」形の凹状に形成し
ている。しかして、これによれば、第１７図に示すよう
に、ローターマクネット３０の一つの磁極において、そ
の中心側はど凹んでいるから空隙における磁束密度が一
様となるように分布する。この結果、トルクリップルが
減少する。特に、四部３０ａの幅Ｗ（これは磁極ピッチ
と同一としている）に対する深さＨの割合（Ｈ／Ｗ）を
、第１８図から分かるように、０．１２５以上とすると
、トルクリップルはさらに低減される。

なお、第１９図は本発明の第６の実施例を示すものであ
り、この第６の実施例は上記第５の実施例と次の点が異
なる。この第６の実施例では、ラジアルギャップ形のモ
ーターにおける、筒形リング状のローターマグネット３
１を示しており、この場合もこのローターマグネット３
１は、各磁極の空隙側の面を凹状に形成しており、この
実施例においても第５の実施例と同様の効果を得ること
ができる。

本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、
例えば、駆動方式としては全波駆動方式に限られず半波
駆動方式であってもよく、また、固定子コイルに対する
通電角も１２０度に限定されるものではない等、その要
旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できるもので
ある。

［発明の効果］本発明は以上の記述にて明らかなように、次の効果を得
ることができる。

請求項１のブラシレスモーターによれば、ローターマグ
ネットの各磁極の一部に設けた磁性板によって、モータ
ーのトルクリップルを低減することができる。また、ロ
ーターマグネットとしては従前からのものをそのまま使
用できる利点がある。

請求項２のブラシレスモーターによれば、ローターマグ
ネットを磁気の強さが異なる複数のマグネットから構成
することによって、モーターのトルクリップルを低減す
ることが可能である。ちなみに、これと同様の効果を得
るための手段として、一つの磁極になかに反対の磁極を
着磁することも考えられるが、これでは着磁方法が複雑
となり、コストアップとなる。この点本発明のブラシレ
スモーターでは、従来の着磁方法で着磁したものを組合
せればよいから、コストアップを来すことはない。

請求項３のブラシレスモーターによれば、ローターマグ
ネットの各磁極にあって空隙側の面を凹状に形成したの
で、モーターのトルクリップルを低減することができる
ものであり、特に構成が簡単で済むという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図はローターマグネットの斜視図、第２図は同平面図
、第３図はモーターの全体縦断側面図、第４図はステー
ター基板の下面図、第５図は磁束密度の分布状態を示す
図、第６図は磁極に対する磁性板の占有割合とトルクリ
ップルとの関係を示した図である。第７図は本発明の第
２の実施例を示すローターマグネットの部分斜視図であ
る。第８図ないし第１３図は本発明の第３の実施例を示
し、第８図は第２図相当図、第９図は第１のリング状単
位マグネットの平面図、第１０図は第２のリング状単位
マグネットの平面図、第１１図は三相合成の磁束密度分
布状態を示す図、第１２図（ａ）ないしくｅ）は各相で
の磁束密度分面図、第１３図はトルク発生状態を示す図
である。第１４図は本発明の第４の実施例を示す第７図相当図で
ある。第１５図ないし第１８図は本発明の第５の実施例
を示し、第１５図は第１図相当図、第１６図はローター
マグネットの部分拡大側面図、第１７図は第５図相当図
、第１８図は凹部の深さ７幅の割合とトルクリップルと
の関係を示す図である。第１９図は本発明の第６の実施
例を示す第７図相当図である。そして、第２０図ないし
第２４図は従来例を示し、第２０図は第３図相当図、第
２１図は第４図相当図、第２２図は第２図相当図、第２
３図は第１１図相当図、第２４図は第１３図相当図であ
る。図中、１３ｍ＋、１３．２，１３□、１３−２．１３、
、．１３．□は固定子コイル、１８はローターマグネッ
ト、２１は磁性板、２２はローターマグネット、２３は
磁性板、２４はローターマグネット、２５．２６はリン
グ状単位マグネット、２７はローターマグネット、２８
．２９はリング状単位マグネット、３０はローターマグ
ネット、３１はローターマグネットである。出願人　　株式会社　　東　　芝第１図第２図ｔす３１！！３　図第４図ＪＩｉ１５図第７因ｂ第１０図第１１図第１２図第１３図！１４図 ′Ｍ１５図第１６［！１第１７図一一−Ｈ／Ｗ第１８図第１９図第２１図

Claims

【特許請求の範囲】

１．　固定子コイルと、これと空隙を介して対向するリ
ング状のローターマグネットとを具備して成るものにお
いて、前記ローターマグネットの各磁極にあって前記空
隙側の面の一部に夫々磁性板を取付けたことを特徴とす
るブラシレスモーター。
２．　固定子コイルと、これと空隙を介して対向するリ
ング状のローターマグネットとを具備して成るものにお
いて、前記ローターマグネットを、磁気の強さが異なる
複数のリング状単位マグネットから構成して各磁極の中
心部の磁束密度を小さくしたことを特徴とするブラシレ
スモーター。
３．　固定子コイルと、これと空隙を介して対向するリ
ング状のローターマグネットとを具備して成るものにお
いて、前記ローターマグネットの各磁極にあって前記空
隙側の面を凹状に形成したことを特徴とするブラシレス
モーター。