JPH01315244A - Axial flux type brushless motor - Google Patents

Axial flux type brushless motor

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Publication number
JPH01315244A
JPH01315244A JP32777588A JP32777588A JPH01315244A JP H01315244 A JPH01315244 A JP H01315244A JP 32777588 A JP32777588 A JP 32777588A JP 32777588 A JP32777588 A JP 32777588A JP H01315244 A JPH01315244 A JP H01315244A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brushless motor
axial flux
type brushless
rotor
flux type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32777588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mutsuji Kobayashi
小林 睦司
Atsushi Nishimoto
敦 西本
Toshihiko Watanabe
利彦 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP32777588A priority Critical patent/JPH01315244A/en
Publication of JPH01315244A publication Critical patent/JPH01315244A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce in diameter and thickness and to decrease the jitter, of a rotating speed by forming a small gap between a rotor permanent magnet and a stator yoke, and mounting a printed sheet formed with a printed coil in the gap. CONSTITUTION:A rotor 50 is composed of a bracket 14 secured to a rotary shaft 12, a rotor yoke 16 secured to the bracket 14, and a rotor permanent magnet 52 secured to the yoke 16. A gap between the magnet 52 and a stator yoke 56 is approx. 0.3mm. The yoke 56 is so attached as to be buried in a base 54, and a plated through-hole both-side printed sheet 58 copper-lined adheres to a polyimide film base material on the base 54. A printed coil pattern and a driving circuit are provided on the both-side printed sheet 58.

Description

【発明の詳細な説明】 目    次 ヰ既     要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作   用 実  施  例 発明の効果 概要 アキシャルフラックス型ブラシレスモータに関し、 小径薄型で回転速度のジッタ・フラッタの小さい低価格
のアキシャルフラックス型ブラシレスモータを提供する
ことを目的とし、 円板状磁石を回転軸と平行な方向を磁化方向に多極着磁
して回転子として用い、固定子側に電機子コイルと回転
子磁束の磁路となる固定子ヨークラ設けたアキシャルフ
ラックス型ブラシレスモータにおいて、フレキシブルな
樹詣製フィルムを基材としてその一部に形成されたモー
タ駆動回路パターンと、他部に形成されたスルーホール
メッキ部分を存する表裏2層の導電性コイルパターンか
ら構成されるプリントコイルとを有するプリントシート
を、該プリントコイルが前記円板状磁石と固定子ヨーク
との間のギャップ中に実装されるように設けるとともに
、該プリントシートに円板状磁石の磁極位置検出素子を
設け、該磁極位置検出素子が発生する一回転に一波形の
速度信号を回転速度の制御に用いる制御手段を設けて構
成する。
[Detailed Description of the Invention] Table of Contents Existing Fields of Industrial Application Prior Art Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems Implementation Examples Summary of the Effects of the Invention Concerning an axial flux type brushless motor, The aim is to provide a low-cost axial flux brushless motor with a small diameter and thin profile and low rotational speed jitter and flutter.The rotor is created by magnetizing a disk-shaped magnet with multiple poles in the direction parallel to the rotation axis. In an axial flux type brushless motor, which has an armature coil on the stator side and a stator yoke that serves as a magnetic path for the rotor magnetic flux, the motor drive is made of a flexible wood film as a base material. A printed sheet having a circuit pattern and a printed coil consisting of two layers of conductive coil patterns, one on the front and one on the back, with through-hole plated parts formed on other parts, is attached to the disc-shaped magnet and the stator yoke. At the same time, a magnetic pole position detecting element of a disc-shaped magnet is provided on the printed sheet, and a speed signal of one waveform per rotation generated by the magnetic pole position detecting element is detected as a rotational speed. The system is configured by providing a control means for controlling the system.

産業上の利用分野 本発明はアキシャルフラックス型ブラシレスモータに関
する。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an axial flux type brushless motor.

整流子の代わりに無接点で電子的に整流を行わせるブラ
シレスモータは、寿命や電気雑音の面で信頼性が高く、
各種の機器への採用が進んでいる。
Brushless motors, which use non-contact electronic commutation instead of a commutator, are highly reliable in terms of lifespan and electrical noise.
Adoption in various devices is progressing.

このブラシレスモータは構造上の自由度が高いので、軽
薄短小化を実現し易いという特徴があり、機器とモータ
間の相対的な機械精度が維持し易いダイレクトドライブ
モータとして用途が拡大している。OA機器用としては
レーザビームプリンタのスキャナモータ等の需要が多い
Since this brushless motor has a high degree of structural freedom, it is easy to make it lighter, thinner, shorter, and smaller, and its uses are expanding as a direct drive motor that can easily maintain relative mechanical precision between equipment and the motor. There is a high demand for scanner motors for laser beam printers for office automation equipment.

ブラシレスモータの一種であるアキシャルフラックス型
(アキシャルギャップ型)ブラシレスモータは、円板状
磁石を回転軸と平行な磁化方向に多極着磁して回転子と
して用いる構造のため、構造が簡単で薄型化に適してお
り、回転子磁石と固定子ヨークとの磁気吸引力変化によ
るトルクの発生が少ないので、例えば、カセット式テー
プレコーダ、ビデオテープレコーダ、レーザビームプリ
ンタのスキャナモータ等の高精度な定速回転を必要とす
る用途に広く用いられている。
The axial flux type (axial gap type) brushless motor, which is a type of brushless motor, has a structure in which a disc-shaped magnet is multi-polarized in the magnetization direction parallel to the rotation axis and used as a rotor, so it has a simple structure and is thin. It is suitable for use in high-precision devices such as cassette tape recorders, video tape recorders, and scanner motors for laser beam printers, as it generates little torque due to changes in the magnetic attraction force between the rotor magnet and stator yoke. Widely used in applications requiring high speed rotation.

従来の技術 第15図は従来のアキシャルフラックス型ブラシレスモ
ータの概略分解斜視図、第16図はその縦断面図を示し
ており、回転子10は回転軸12に固着されたフランジ
14と、このフランジ14に固着された回転子ヨーク1
6と、回転子ヨーク16に固着された回転軸12方向く
入方向)に交互に複数極に着磁された回転子永久磁石(
ロータマグネット)18と、回転子ヨーク16の外周部
下面に固着された環状部材20と、この環状部材20に
取り付けられた環状のFG磁石22とから構成されてい
る。図示した従来例においては、回転子永久磁石18は
8極に分極されている。
BACKGROUND ART FIG. 15 is a schematic exploded perspective view of a conventional axial flux type brushless motor, and FIG. 16 is a vertical cross-sectional view thereof. Rotor yoke 1 fixed to 14
6 and rotor permanent magnets (in the direction of the rotating shaft 12 fixed to the rotor yoke 16) that are alternately magnetized into a plurality of poles (
The rotor magnet 18 includes a rotor magnet (rotor magnet) 18, an annular member 20 fixed to the lower surface of the outer periphery of the rotor yoke 16, and an annular FG magnet 22 attached to the annular member 20. In the illustrated conventional example, the rotor permanent magnet 18 is polarized into eight poles.

24は固定子側を構成するハウジングであり、このハウ
ジング24と回転軸12との間には2個の軸受28,3
0が設けられており、これらの軸受により回転軸12を
回転自在に支承している。
A housing 24 constitutes the stator side, and two bearings 28 and 3 are provided between the housing 24 and the rotating shaft 12.
0 are provided, and the rotating shaft 12 is rotatably supported by these bearings.

また2日はスリーブであり、スリーブ26とハウジング
24との間及び軸受28,30との間には予圧バネ32
が介装されている。34はストッパであり、軸受30の
抜けを防止している。
Further, the second sleeve is a sleeve, and a preload spring 32 is installed between the sleeve 26 and the housing 24 and between the bearings 28 and 30.
is interposed. A stopper 34 prevents the bearing 30 from coming off.

36は台でありハウジング24に固着されている。台3
6の上には例えばケイ素鋼板から形成された固定子ヨー
ク38が設けられており、固定子ヨーク38の上にはプ
リント配線板40が設けられている。プリント配線板4
0上には6個の電機子コイル42と、回転速度検出用の
FCコイル44と、回転子の位相検出用のホール素子4
6とが設けられている。この従来例の電機子コイル42
は対向する電機子コイル同士を同時に駆動する3相駆動
である。ホール素子46により回転子永久磁石18と電
機子コイル42との位相関係を検出し、励磁すべき電機
子コイル42の相と電流の大きさを設定して滑らかな回
転を行うようになっている。
36 is a stand fixed to the housing 24. stand 3
A stator yoke 38 made of, for example, a silicon steel plate is provided on the stator 6, and a printed wiring board 40 is provided on the stator yoke 38. Printed wiring board 4
0, there are six armature coils 42, an FC coil 44 for rotational speed detection, and a Hall element 4 for rotor phase detection.
6 is provided. Armature coil 42 of this conventional example
is a three-phase drive in which opposing armature coils are driven simultaneously. The phase relationship between the rotor permanent magnet 18 and the armature coil 42 is detected by the Hall element 46, and the phase and current magnitude of the armature coil 42 to be excited are set to ensure smooth rotation. .

ハウジング24、台36、固定子ヨーク38、及び電機
子コイル42、FGコイル44、ホール素子46の設け
られたプリント配線板40でモータの固定子側を構成す
る。FCコイル44はFC磁石22との鎮交磁束変化に
より速度制御のための速度信号を発生するようになって
いる。
The housing 24, the stand 36, the stator yoke 38, and the printed wiring board 40 on which the armature coil 42, the FG coil 44, and the Hall element 46 are provided constitute the stator side of the motor. The FC coil 44 is designed to generate a speed signal for speed control by changing the intersecting magnetic flux with the FC magnet 22.

上述したような巻き線型のブラシレスモータでは、モー
タの全体的な厚みが増大するという欠点があるため、例
えば特開昭62−123952号には、駆動部が設けら
れたプリント基板上にエツチング技術によって複数層の
固定子コイルを積層した偏平型ブラシレスモータが開示
されている。
The above-mentioned wire-wound brushless motor has the disadvantage of increasing the overall thickness of the motor. A flat brushless motor in which multiple layers of stator coils are stacked is disclosed.

この公開公報によるとプリント基板上に複数層の固定子
コイルをどのようにして形成するかは明らかではないが
(公開公報の第10図の構成が明確でない)、従来のブ
ラシレスモータに比し固定子コイル層が薄くなった分だ
けモータの薄型化を達成している。
According to this publication, it is not clear how to form multiple layers of stator coils on the printed circuit board (the structure in Figure 10 of the publication is not clear), but it is fixed compared to conventional brushless motors. The motor can be made thinner by making the child coil layer thinner.

発明が解決しようとする課題 プリンタ装置等のコストパフォーマンス向上のため、益
々薄型・小型(例えば厚さ20市以下、直径500m以
下)で回転速度のジッタ(速度変動の高周波成分)やフ
ラッタ(速度変動の低周波成分)が小さく (例えば±
0.015%以下)、低価格なアキシャルフラックス型
ブラシレスモータが要求されている。これらの要求を阻
害する要因として主に次の3点が挙げられる。
Problems to be Solved by the Invention In order to improve the cost performance of printer devices, etc., they are becoming increasingly thinner and smaller (for example, thickness less than 20 cm, diameter less than 500 m), and rotational speed jitter (high frequency component of speed fluctuation) and flutter (speed fluctuation). low frequency components) are small (for example, ±
(0.015% or less), a low-cost axial flux type brushless motor is required. There are three main factors that impede these demands:

(1)通常、モータの磁気回路を設計するにあたり、コ
イルの単位消費電力あたりのトルク、すなわちモータ定
数を最大となるような設計をしており、このため固定子
ヨークと回転子磁石との間のギャップは回転子磁石の厚
さにほぼ等しいようになっている。このように設計され
ているため、モータの厚さのわりに回転子イナーシャが
小さく、閉ループ速度制御をしてもモータが外乱に弱く
ジッタやフラッタを生じ易いという問題がある。
(1) Usually, when designing the magnetic circuit of a motor, it is designed to maximize the torque per unit power consumption of the coil, that is, the motor constant. The gap is approximately equal to the thickness of the rotor magnet. Because of this design, there is a problem that the rotor inertia is small relative to the thickness of the motor, and even if closed-loop speed control is performed, the motor is susceptible to external disturbances and is prone to jitter and flutter.

(2)FGコイルとFG磁石の配置に偏心やピッチずれ
が含まれているので、一回転に複数波形を発生する速度
信号に誤差が含まれる。この速度信号を用いて閉ループ
速度制御をしても、回転速度のジッタやフラッタを抑制
できないという問題がある。例えば、ジッタ・フラッタ
の要求仕様値の1/10以下の速度信号誤差となるよう
に、FGコイル、FG磁石及びその取付を高精度化する
と高価となる。さらに、モータ磁気回路として利用すれ
ば最も大きなトルクを発生する部分である最外周にFC
コイル及びFG磁石を設けているため、モータは外径の
大きなわりに発生トルクが小さいという問題がある。
(2) Since the arrangement of the FG coil and FG magnet includes eccentricity and pitch deviation, errors are included in the speed signal that generates multiple waveforms in one rotation. Even if closed-loop speed control is performed using this speed signal, there is a problem in that jitter and flutter in the rotational speed cannot be suppressed. For example, if the precision of the FG coil, FG magnet, and their mounting is increased so that the speed signal error is less than 1/10 of the required specification value for jitter and flutter, it becomes expensive. Furthermore, if used as a motor magnetic circuit, FC is placed on the outermost periphery, which is the part that generates the largest torque.
Since the motor is provided with a coil and an FG magnet, there is a problem in that the generated torque is small despite the motor's large outer diameter.

(3)  コイルは線材より形成されているため、その
端子の半田付自動化が難しく半田付を人手に頼らなけれ
ばならないため、人件費が高価となるという問題がある
(3) Since the coil is made of wire, it is difficult to automate the soldering of its terminals, and the soldering must be done manually, resulting in high labor costs.

上述した特開昭62−123952号に記載された偏平
型ブラシレスモータでは、FG磁石及びFGコイルを依
然として有しているため、上述した(2)の問題点を解
決することはできない。また、リジッドなプリント基板
上に複数層の固定子コイルを形成しているため、固定子
コイル部の薄型化に限度のあるものである。
The flat brushless motor described in JP-A-62-123952 mentioned above still has an FG magnet and an FG coil, and therefore cannot solve the above-mentioned problem (2). Furthermore, since a plurality of layers of stator coils are formed on a rigid printed circuit board, there is a limit to how thin the stator coil portion can be made.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、小径薄型で回転速度のジッタ・
フラッタの小さい低価格のアキシャルフラックス型ブラ
シレスモークを提供することである。
The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to reduce jitter and rotational speed with a small diameter and thin structure.
To provide a low-cost axial flux type brushless smoke with small flutter.

課題を解決するための手段 円板状磁石を回転軸と平行な方向を磁化方向に多極着磁
して回転子として用い、固定子側に電機子コイルと回転
子磁束の磁路となる固定子ヨークを設けたアキシャルフ
ラックス型ブラシレスモークにおいて、フレキシブルな
樹詣製フィルムを基材としてその一部に形成されたモー
タ駆動回路パターンと、他部に形成されたスルーホール
メッキ部分を有する表裏2層の導電性コイルパターンか
ら構成されるプリントコイルとを有するプリントシート
を、該プリントコイルが前記円板状磁石と固定子ヨーク
との間のギャップ中に実装されるように設ける。さらに
、プリントシート上に円板状磁石の磁極位置検出素子を
設け、この磁極位置検出素子が発生する一回転に一波形
の速度信号を回転速度の制御に用いる制御手段を設けて
構成する。
Means for solving the problem A disk-shaped magnet is magnetized with multiple poles parallel to the rotation axis and used as a rotor, and fixed on the stator side to serve as a magnetic path for the armature coil and rotor magnetic flux. An axial flux type brushless smoke with a child yoke has two layers on the front and back, with a motor drive circuit pattern formed on one part of the flexible wood film as a base material and a through-hole plated part formed on the other part. A printed sheet having a printed coil composed of a conductive coil pattern is provided such that the printed coil is mounted in the gap between the disc-shaped magnet and the stator yoke. Further, a magnetic pole position detecting element of a disc-shaped magnet is provided on the printed sheet, and a control means is provided for controlling the rotational speed by using a speed signal of one waveform per rotation generated by the magnetic pole position detecting element.

前記制御手段は、互いにずれた角度位置で発生する複数
の一回転に一波形の速度信号を回転速度の制御に用いる
ようにしても良い。渦流損失等の損失を抑えるために、
固定子ヨークをソフトフェライト材から形成するのが望
ましいが、絶縁体でコーティングされた強磁性体帯材又
は断面円形の強磁性体線材を、回転軸を中心として渦巻
状に巻回して固定子ヨークを形成するようにしても良い
The control means may use, for controlling the rotational speed, speed signals having one waveform for one rotation of a plurality of rotations occurring at angular positions shifted from each other. In order to suppress losses such as eddy current loss,
Although it is desirable to form the stator yoke from a soft ferrite material, the stator yoke is formed by winding a ferromagnetic strip material coated with an insulator or a ferromagnetic wire material with a circular cross section in a spiral shape around the rotation axis. may be formed.

また、特に渦流損失を抑えるために、固定子ヨークを回
転子の回転軸を中心とする複数の同心円磁性体リングで
構成しても良い。
Furthermore, in order to particularly suppress eddy current loss, the stator yoke may be constructed of a plurality of concentric magnetic rings centered around the rotation axis of the rotor.

さらに、モータが高速回転すると、固定子ヨークのみで
なく軸受を固定する固定子のハウジング等へ漏れる磁束
の変動から渦電流損失が大きくなり、モータの効率が低
下するという問題が起こるが、この漏れ磁束を防止する
ために、円板状磁石の側面に対向してリング状の非磁性
回転子部材、又は軟磁性回転子部材、又は高比抵抗軟磁
性体固定子部材、又は高比抵抗非磁性固定子部材を設け
るようにしても良い。
Furthermore, when the motor rotates at high speed, eddy current loss increases due to fluctuations in the magnetic flux leaking not only to the stator yoke but also to the stator housing that fixes the bearing, causing a problem in which motor efficiency decreases. In order to prevent magnetic flux, a ring-shaped non-magnetic rotor member, a soft magnetic rotor member, a high resistivity soft magnetic stator member, or a high resistivity non-magnetic member is placed opposite the side surface of the disc-shaped magnet. A stator member may also be provided.

作   用 本発明のアキシャルフラックス型ブラシレスモークは、
モータ定数を最大とする設計法をとらないことを一つの
特徴とする。すなわち、円板状磁石と固定子ヨークとの
間のギャップを磁石の厚さよりも小さく形成することに
より、モータ全体は薄型で且つ回転子を相対的に厚くす
ることにより高イナーシャ化することができ、回転子の
イナーシャを増した分だけ外乱に強くジッタやフラッタ
を抑制することができる。与えられた有限のモータ厚さ
のうちで円板状磁石の厚さを極限まで大きくとるために
は、磁石と固定子ヨークとの間のギャップをできる限り
小さくする必要がある。そのための究極のコイルは一枚
のシートコイルである。
Function The axial flux type brushless smoke of the present invention has the following features:
One of its features is that it does not use a design method that maximizes the motor constant. In other words, by forming the gap between the disc-shaped magnet and the stator yoke to be smaller than the thickness of the magnet, the entire motor can be made thin, and by making the rotor relatively thick, high inertia can be achieved. , it is possible to suppress jitter and flutter by increasing the inertia of the rotor. In order to maximize the thickness of the disc-shaped magnet within a given finite motor thickness, it is necessary to make the gap between the magnet and the stator yoke as small as possible. The ultimate coil for this purpose is a single sheet coil.

薄いシートコイルにするためには、基材はリジッドなプ
リント基板ではなくフィルム状のプリントシートを用い
る必要があり、このプリントシートの表裏両面に導電性
コイルパターンを形成するのが望ましい。
In order to make a thin sheet coil, it is necessary to use a film-like printed sheet instead of a rigid printed circuit board as the base material, and it is desirable to form conductive coil patterns on both the front and back sides of this printed sheet.

モータ構成の簡単化と、コイル部品の取付の概念を無く
すため、プリントコイルは駆動回路の配線パターンと同
時に作成する必要がある。周知のようにパターン同士の
交差を避けるため、駆動回路の配線パターンはスルーホ
ールメッキ部分を含んだ表裏2層の銅箔パターンが最も
簡単である。
In order to simplify the motor configuration and eliminate the concept of installing coil parts, it is necessary to create the printed coil at the same time as the wiring pattern of the drive circuit. As is well known, in order to avoid patterns crossing each other, the simplest wiring pattern for the drive circuit is a two-layer copper foil pattern including through-hole plating parts.

また、3層以上の多層化は駆動回路では必要ない。Further, multilayering of three or more layers is not necessary in the drive circuit.

したがって、コイルパターンもスルーホールメッキ部分
を含んだプリントシートの表裏両面に形成された2層の
導電性コイルパターンから形成するのが望ましい。コイ
ルを3層以上の多層化すると接続部の処理(半田付又は
抵抗溶接や接着作業等)が必要となり簡単化に対して不
利となるが、本発明では1枚のプリントシートの表裏両
面に導電性コイルパターンを形成しているだけなので、
接続部の処理が必要でないという利点を有している。
Therefore, it is desirable that the coil pattern be formed from two layers of conductive coil patterns formed on both the front and back surfaces of the printed sheet including the through-hole plated portions. If the coil is multi-layered with three or more layers, processing of the connection part (soldering, resistance welding, gluing, etc.) is required, which is disadvantageous for simplification. It just forms a sexual coil pattern,
It has the advantage that no treatment of the connection is required.

従来のモータでは速度制御にFGコイルとFG磁石から
の速度信号を利用していたが、本発明ではFGコイルと
FC磁石を廃止し、磁極位置検出素子が発生する一回転
に一波形の速度信号を回転速度の制御に用いているため
、従来のモータに比較して回転速度のジッタやフラッフ
を抑制することができる。速度信号生成用の一回転中の
信号波形数が減少するため閉ループ制御のサーボ帯域が
減少するが、これは回転子のイナーシャの増大及び従来
のFGコイルとFG磁石の偏心誤差や角度分割誤差を含
まない分の等価的な外乱の減少により補うことができる
ため、回転速度のジッタやフラッフが増大することはな
い。また、FGコイル及びFG磁石の占めていた外周部
は削除できるので、モータの外径を小さくすることがで
き、部品点数が減るため低価格化を図ることができる。
Conventional motors use the speed signal from the FG coil and FG magnet for speed control, but in the present invention, the FG coil and FC magnet are abolished, and the speed signal of one waveform per revolution generated by the magnetic pole position detection element is used. is used to control the rotational speed, so jitter and fluff in the rotational speed can be suppressed compared to conventional motors. The servo band for closed-loop control decreases because the number of signal waveforms per rotation for speed signal generation decreases, but this increases the inertia of the rotor and reduces the eccentricity error and angle division error of the conventional FG coil and FG magnet. Since the amount not included can be compensated for by an equivalent reduction in disturbance, jitter and fluff in the rotational speed do not increase. Furthermore, since the outer peripheral portion occupied by the FG coil and the FG magnet can be removed, the outer diameter of the motor can be reduced, and the number of parts can be reduced, resulting in lower costs.

固定子ヨークをソフトフェライト材で形成すると、高速
回転の際の渦電流損失を低減することができる。ソフト
フェライト材を採用する代わりに、強磁性体帯材又は線
材を渦巻状に巻回して固定子ヨークを形成するか、また
は固定子ヨークを複数の同心円磁性体リングに分割する
と、固定子ヨークを流れる渦電流を分断することができ
るため、総渦電流損失を低減することができる。モータ
の回転方向には磁気回路的に切れ目がないので、固定子
ヨークをこのように構成しても振動の増大やトルク変動
の増大は発生しない。
When the stator yoke is made of soft ferrite material, eddy current loss during high speed rotation can be reduced. Instead of adopting soft ferrite material, the stator yoke can be formed by spirally winding ferromagnetic strips or wires, or by dividing the stator yoke into multiple concentric magnetic rings. Since the flowing eddy current can be divided, the total eddy current loss can be reduced. Since there is no break in the magnetic circuit in the rotational direction of the motor, configuring the stator yoke in this manner does not cause an increase in vibration or torque fluctuation.

漏れ磁束防止のため、回転子側にリング状の軟磁性体部
材を設けると、磁束が積極的にこの軟磁性体部材中を通
過して磁気シールド効果を発揮し、固定子側に磁束を漏
らさないため、渦電流損失を抑制できる。また、回転子
側にリング状の非磁性体部材を設けて円板状磁石側面と
固定子との間の距離を十分確保すると、ロータイナーシ
ャを減少させることなく固定子への漏れ磁束を防止する
ことができる。一方、固定子側にリング状の高比抵抗軟
磁性体部材を設けると、この部材の磁気シールド効果に
よりハウジングへの漏れ磁束を防ぎ渦電流損失を抑制す
ることができる。高比抵抗軟磁性体部材に代えてリング
状の高比抵抗非磁性体部材を固定子側に設け、円板状磁
石側面と固定子導電性部材との間の距離を十分に確保す
ると、ハウジングへの漏れ磁束を抑制することができ、
その結果渦電流損失を抑制することができる。
To prevent leakage of magnetic flux, if a ring-shaped soft magnetic member is provided on the rotor side, the magnetic flux will actively pass through this soft magnetic member, exerting a magnetic shielding effect, and prevent magnetic flux from leaking to the stator side. Therefore, eddy current loss can be suppressed. Additionally, if a ring-shaped non-magnetic member is provided on the rotor side to ensure a sufficient distance between the side surface of the disc-shaped magnet and the stator, magnetic flux leakage to the stator can be prevented without reducing rotor inertia. be able to. On the other hand, if a ring-shaped high-resistivity soft magnetic member is provided on the stator side, the magnetic shielding effect of this member can prevent leakage of magnetic flux to the housing and suppress eddy current loss. If a ring-shaped high resistivity non-magnetic member is provided on the stator side instead of the high resistivity soft magnetic member and a sufficient distance is secured between the side surface of the disc-shaped magnet and the stator conductive member, the housing It is possible to suppress magnetic flux leakage to
As a result, eddy current loss can be suppressed.

実  施  例 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。本実施例の説明において、第15図及び第16図に
示す従来構造と同一構成部分については同一符号を付し
て説明する。
Embodiments The present invention will be explained in detail below based on embodiments shown in the drawings. In the description of this embodiment, the same components as those of the conventional structure shown in FIGS. 15 and 16 will be described with the same reference numerals.

先ず第1図及び第2図を参照すると本発明実施例の分解
斜視図及び縦断面図がそれぞれ示されている。回転子5
0は回転軸12に固着されたブラケット14と、ブラケ
ット14に固着された回転子ヨーク16と、この回転子
ヨーク16に固着され回転軸12方向に交互に複数極に
着磁された回転子永久磁石52とから構成されている。
Referring first to FIGS. 1 and 2, there are shown respectively an exploded perspective view and a vertical sectional view of an embodiment of the present invention. Rotor 5
0 is a bracket 14 fixed to the rotating shaft 12, a rotor yoke 16 fixed to the bracket 14, and a permanent rotor fixed to the rotor yoke 16 and magnetized into multiple poles alternately in the direction of the rotating shaft 12. It is composed of a magnet 52.

本実施例においては、回転子永久磁石52は例えば直径
40mm、厚さ5工のフェライト磁石であり、8極に分
極されている。
In this embodiment, the rotor permanent magnet 52 is, for example, a ferrite magnet with a diameter of 40 mm and a thickness of 5 mm, and is polarized into eight poles.

24は固定子側を構成するハウジングであり、このハウ
ジング24には上下方向に離間した2個の軸受28,3
0が設けられて回転軸12を回転自在に支承している。
24 is a housing that constitutes the stator side, and this housing 24 has two bearings 28 and 3 spaced apart in the vertical direction.
0 is provided to rotatably support the rotating shaft 12.

26はスリーブであり、このスリーブとハウジング24
との間及び軸受28と30との開に予圧バネ32が介装
されている。
26 is a sleeve, and this sleeve and the housing 24
A preload spring 32 is interposed between the bearings 28 and 30 and between the bearings 28 and 30.

34はストッパであり、軸受30の抜は防止の役目をし
ている。ハウジング24にはアルミニウム製の台54が
固着されており、この台54に比抵抗の高いソフトフェ
ライト製の固定子ヨーク56が取り付けられている。
A stopper 34 serves to prevent the bearing 30 from being pulled out. An aluminum stand 54 is fixed to the housing 24, and a stator yoke 56 made of soft ferrite having high resistivity is attached to this stand 54.

本実施例においては、回転子永久磁石52と固定子ヨー
ク56との間のギャップは約0.30である。このよう
な小さなギャップ中に実装できるコイルのコイル定数は
小さく、モータ定数も小さいので出力トルクは比較的小
さい。したがって、損失トルクを抑えることが必要であ
る。特に高速回転では回転数の二乗に比例する渦電流損
失を抑えることが必要である。そこで上述しように、固
定子ヨークとしてソフトフェライト製のヨーク56を採
用した。固定子ヨーク56は台54中に埋め込まれるよ
うに取り付けられており、第1図に示すように台54の
延長面と固定子ヨーク56の上面とは段差のない平面と
なるようになっている。
In this example, the gap between rotor permanent magnets 52 and stator yoke 56 is approximately 0.30. The coil constant of the coil that can be mounted in such a small gap is small, and the motor constant is also small, so the output torque is relatively small. Therefore, it is necessary to suppress loss torque. Particularly at high speed rotations, it is necessary to suppress eddy current loss, which is proportional to the square of the rotational speed. Therefore, as described above, the yoke 56 made of soft ferrite was adopted as the stator yoke. The stator yoke 56 is mounted so as to be embedded in the base 54, and as shown in FIG. 1, the extended surface of the base 54 and the upper surface of the stator yoke 56 form a flat plane with no difference in level. .

台54上(コイル部分では第2図に見られるように固定
子ヨーク56上)には厚さ0.05mmのポリイミドフ
ィルム基材にスルーホールメッキ済の銅張り両面プリン
トシート58が接着されている。両面プリントシート5
8の裏面には、銅から形成された6個の第−層導電性コ
イルパターン60が形成されている。両面プリントシー
ト58の表面にも第二層導電性コイルパターン68が形
成されており、表裏の導電性パターンにより対向するコ
イル同士の接続も行い3相コイルを形成する(第3図参
照)。
On the stand 54 (on the stator yoke 56 in the coil part as seen in FIG. 2), a copper-clad double-sided printed sheet 58 with through-hole plating is adhered to a polyimide film base material with a thickness of 0.05 mm. . Double-sided print sheet 5
On the back surface of 8, six second-layer conductive coil patterns 60 made of copper are formed. A second layer conductive coil pattern 68 is also formed on the surface of the double-sided printed sheet 58, and the conductive patterns on the front and back sides also connect opposing coils to form a three-phase coil (see FIG. 3).

両面プリントシート58の表面には閉ループ速度制御の
ための駆動回路62を構成する電子部品が実装されてい
るとともに、回転子500位相検出用の3個ホール素子
64が半田付により実装されている。このホール素子6
4の端子はチップ化された接続部品66によりコイルパ
ターン68の外部に引き出され、図示しないリードパタ
ーンに接続されるようになっている。このようなチップ
化された接続部品66を使用する代わりに、外部のリー
ドパターン部まで伸長するフラットパッケージ化された
細長いホール素子を用いるようにしても良い。
Electronic components constituting a drive circuit 62 for closed loop speed control are mounted on the surface of the double-sided printed sheet 58, and three Hall elements 64 for detecting the phase of the rotor 500 are mounted by soldering. This Hall element 6
The terminal No. 4 is drawn out of the coil pattern 68 by a chip-shaped connection component 66, and is connected to a lead pattern (not shown). Instead of using such a chip-shaped connection component 66, a flat-packaged elongated Hall element extending to an external lead pattern portion may be used.

このように両面プリントシート58上にはプリントコイ
ルパターン60.68と駆動回路62が設けられていて
、両面プリントシート58を基板として共用しているの
で部品点数が減り、プリントコイルパターンはフィルム
を積層することなく1枚のプリントシートの表裏両面に
形成された2層のコイルパターンであるので、プリント
コイルパターンの製作は価格を上昇させるものではない
In this way, the printed coil patterns 60, 68 and the drive circuit 62 are provided on the double-sided printed sheet 58, and since the double-sided printed sheet 58 is shared as a substrate, the number of parts is reduced, and the printed coil pattern is formed by laminating films. Since this is a two-layered coil pattern formed on both the front and back sides of a single printed sheet, the production of the printed coil pattern does not increase the cost.

両面プリントシート58に設けられたコネクタには例え
ばDC24V電源を供給する。
For example, DC 24V power is supplied to the connector provided on the double-sided printed sheet 58.

次に第3図及び第4図を参照する。第3図はプリントシ
ートの表裏両面に形成されたコイルパターンを示してお
り、第4図は2層直列接続時の1相コイルの励磁電流の
流れを示している。第3図及び第4図に示されるように
、プリントシート58の裏面に形成された第1層目のコ
イルパターン60と表面に形成された第2層目のコイル
パターン68とは直列に接続されている。第4図におい
て、60は互いに対角線上に対向する第1層プリントコ
イルパターンであり、68は互いに対角線上に対向する
第2層プリントコイルパターンである。直列接続である
ため、第1層プリントコイルパターン60と第2プリン
トコイルパターン68とは互いに逆回りのコイルパター
ンである。励磁電流は矢印で示すように、駆動回路62
より両面プリントシート58の表面に形成されたパター
ン72を介して裏面に形成された第1層プリントコイル
パターン60の一方を流れ、スルーホールを介してプリ
ントシート580表面に形成された第2層プリントコイ
ルパターン68の一方に導入される。第2層プリントコ
イルパターン68の一方か、らの励磁電流は、両面プリ
ントシート58の表面に形成されたパターン73を介し
て裏面に形成された第1層プリントコイルパターン6o
の他方に導入され、次いで表面に形成された第2層プリ
ントコイルパターン68の他方を流れて、両面プリント
シート58の表面に形成されたパターン74を介して駆
動回路62に流入する。
Reference is now made to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows the coil patterns formed on both the front and back surfaces of the printed sheet, and FIG. 4 shows the flow of excitation current in the one-phase coil when two layers are connected in series. As shown in FIGS. 3 and 4, the first layer coil pattern 60 formed on the back surface of the printed sheet 58 and the second layer coil pattern 68 formed on the front surface are connected in series. ing. In FIG. 4, 60 is a first layer printed coil pattern that faces each other diagonally, and 68 is a second layer printed coil pattern that faces each other diagonally. Since they are connected in series, the first layer printed coil pattern 60 and the second printed coil pattern 68 are coil patterns that rotate in opposite directions. The excitation current is supplied to the drive circuit 62 as indicated by the arrow.
The second layer print flows through the pattern 72 formed on the front surface of the double-sided print sheet 58 to one side of the first layer printed coil pattern 60 formed on the back surface, and then flows through the through hole to the second layer print formed on the surface of the print sheet 580. It is introduced into one side of the coil pattern 68. The excitation current from one of the second layer printed coil patterns 68 is transmitted through the pattern 73 formed on the front surface of the double-sided printed sheet 58 to the first layer printed coil pattern 6o formed on the back surface.
Then, it flows through the other side of the second layer printed coil pattern 68 formed on the surface, and flows into the drive circuit 62 via the pattern 74 formed on the surface of the double-sided printed sheet 58.

上述したような構成のアキシャルフラックス型ブラシレ
スモークにおいては、固定子ヨーク56に回転子磁石1
8の回転による変動磁束が流れるため、変動磁束に伴う
渦電流が発生し、この結果渦電流損失が発生するという
問題がある。上述した実施例では固定子ヨークにソフト
フェライト材を採用することによりこの渦電流損失を低
減しているが、第5図に示すように固定子ヨークを複数
の同心円状磁性体リング56a、56b、56cに分割
するようにしても良い。このように構成することにより
、渦電流はそれぞれの磁性体リングに分割されて流れる
ため、総渦電流損失を低減することができる。また、モ
ータの回転方向には磁気回路的に切れ目がないので、固
定子ヨークを分割しても振動の増大やトルク変動の増大
は発生しない。
In the axial flux type brushless smoke having the above-described configuration, the rotor magnet 1 is attached to the stator yoke 56.
Since the fluctuating magnetic flux due to the rotation of 8 flows, an eddy current is generated due to the fluctuating magnetic flux, and as a result, there is a problem in that eddy current loss occurs. In the embodiment described above, this eddy current loss is reduced by employing a soft ferrite material for the stator yoke, but as shown in FIG. It may be divided into 56c. With this configuration, the eddy current is divided and flows through each magnetic ring, so that the total eddy current loss can be reduced. Further, since there is no break in the magnetic circuit in the rotational direction of the motor, even if the stator yoke is divided, no increase in vibration or torque fluctuation occurs.

第6図は渦電流損失防止のための他の構成を示しており
、アルミニウム製の台54には図示しないモータの回転
軸を中心とした環状溝54aが設けられている。24は
固定子側のハウジングであり、台54はこのハウジング
24に固着されている。76はエポキシ樹脂等の絶縁物
でコーティングされた強磁性体帯材であり、この強磁性
体帯材76を環状溝54a中に回転軸を中心として渦巻
状に巻回して固定子ヨーク77を形成する。帯材の材質
としては、例えばケイ素鋼板、または磁束密度の高いパ
ーマロイ等が適している。ケイ素鋼板を採用した場合に
は、ケイ素含有率が1〜2゜5%が望ましく、厚みは例
えば0.6〜l mm、幅約3羽のケイ素鋼板が採用可
能である。幅3InI11のケイ素鋼板を採用した場合
には、環状溝54aの深さも3 mmにして、台54の
上面と固定子ヨーク77の上面とが段差のない平面状と
なるのが望ましい。
FIG. 6 shows another configuration for preventing eddy current loss, in which an annular groove 54a is provided in an aluminum base 54 centered on the rotating shaft of a motor (not shown). 24 is a housing on the stator side, and a stand 54 is fixed to this housing 24. Reference numeral 76 denotes a ferromagnetic strip material coated with an insulator such as epoxy resin, and the stator yoke 77 is formed by winding this ferromagnetic strip material 76 in a spiral shape around the rotating shaft in the annular groove 54a. do. Suitable materials for the strip include silicon steel plates, permalloy having a high magnetic flux density, and the like. When a silicon steel plate is used, it is preferable that the silicon content is 1 to 2.5%, and a silicon steel plate with a thickness of, for example, 0.6 to 1 mm and a width of about 3 wings can be used. When a silicon steel plate having a width of 3InI11 is used, it is desirable that the depth of the annular groove 54a is also 3 mm so that the upper surface of the base 54 and the upper surface of the stator yoke 77 are flat without any step.

強磁性体帯材76相互間及び強磁性体帯材76と台54
との固定は、強磁性体帯材76の表面コーティング層に
予め接着剤を塗布しておき、固定子ヨーク77として組
立後加熱溶融して接着するようにする。固定子ヨーク7
7の最外周は強磁性体帯材76のスプリングバックによ
って台54に形成された環状溝54aの側面に押し付け
られ接着固定される。
Between the ferromagnetic strips 76 and between the ferromagnetic strips 76 and the stand 54
To fix the stator yoke 76, an adhesive is applied in advance to the surface coating layer of the ferromagnetic material strip 76, and after the stator yoke 77 is assembled, the stator yoke 77 is heated and melted and bonded. Stator yoke 7
The outermost periphery of the ferromagnetic material strip 76 is pressed against the side surface of the annular groove 54a formed in the base 54 by the springback of the ferromagnetic material strip 76 and fixed by adhesive.

固定子ヨーク77をこのように形成すると、渦電流は強
磁性体帯材76の板厚方向に分断されるため、総渦電流
損失は従来の構成に比較してはるかに低減できる。また
、回転方向には磁気回路的に切れ目がないので、固定子
ヨーク分割による振動の増大やトルク変動の増大は発生
しない。
When the stator yoke 77 is formed in this manner, the eddy current is divided in the thickness direction of the ferromagnetic strip 76, so that the total eddy current loss can be much reduced compared to the conventional configuration. Furthermore, since there is no break in the magnetic circuit in the rotational direction, no increase in vibration or torque fluctuation occurs due to stator yoke division.

第7図は渦電流損失低減のための他の実施例を示してお
り、この実施例においては、例えばエポキシ樹脂等の絶
縁体でコーティングされた断面円形の絶縁体線材78を
、環状溝54a中で渦巻状に巻回して固定子ヨーク77
を形成する。断面が円形なので線材78を並べる向きに
方向性がなく、第6図に示した実施例より作業性がよい
という利点がある。強磁性体線材78の材質としては、
第6図の実施例と同様に珪素鋼板又は磁束密度の高いパ
ーマロイ等が望ましい。線材78の直径としては例えば
2 mm程度が望ましい。
FIG. 7 shows another embodiment for reducing eddy current loss. In this embodiment, an insulator wire 78 with a circular cross section coated with an insulator such as epoxy resin is inserted into the annular groove 54a. Stator yoke 77
form. Since the cross section is circular, there is no directionality in arranging the wire rods 78, and there is an advantage that workability is better than the embodiment shown in FIG. The material of the ferromagnetic wire 78 is as follows:
Similar to the embodiment shown in FIG. 6, silicon steel plate or permalloy having a high magnetic flux density is preferable. The diameter of the wire 78 is preferably about 2 mm, for example.

例えば、バリウムフェライト系や希土類系等の高エネル
ギー積を有する永久磁石では、高速回転(例えば110
00rp以上)になると、固定子ヨークのみでなく軸受
を固定するステータ(固定子)のハウジング等へ漏れる
磁束の変動から生じる渦電流損失が大きくなり、モータ
の効率が低下するという問題がある。即ち、永久磁石の
側面から磁束は非磁性体の黄銅製のハウジングに漏れ、
ここで渦電流損失が発生する。この渦電流損失を防止す
るために、第8図乃至第11図に示す構成が考えられる
For example, permanent magnets with high energy products such as barium ferrite and rare earth magnets rotate at high speeds (e.g. 110
00 rpm), there is a problem in that eddy current loss caused by fluctuations in magnetic flux leaking not only to the stator yoke but also to the housing of the stator (stator) that fixes the bearing becomes large, and the efficiency of the motor decreases. In other words, magnetic flux leaks from the side of the permanent magnet into the non-magnetic brass housing.
Eddy current loss occurs here. In order to prevent this eddy current loss, the configurations shown in FIGS. 8 to 11 can be considered.

まず第8図に示した第1実施例を参照すると、この実施
例においては回転子磁石52の側面に対向するフランジ
140部分に非磁性体リング80が固着されている。こ
の非磁性体リング80により永久磁石52の側面と固定
子の導電性ハウジング24との距離を確保し、固定子へ
の漏れ磁束を防止している。非磁性体リング80の材質
は、導電性でも絶縁性でもよいが、例えば黄銅製の比重
の大きい材料を採用しローターイナーシャを確保するの
が望ましい。非磁性体リング80は回転子のフランジ1
4と一体的に構成するようにしてもよい。
First, referring to the first embodiment shown in FIG. 8, in this embodiment, a non-magnetic ring 80 is fixed to a portion of the flange 140 facing the side surface of the rotor magnet 52. This non-magnetic ring 80 ensures a distance between the side surface of the permanent magnet 52 and the stator's conductive housing 24, thereby preventing leakage of magnetic flux to the stator. The material of the non-magnetic ring 80 may be conductive or insulating, but it is preferable to use a material with a high specific gravity, such as brass, to ensure rotor inertia. The non-magnetic ring 80 is attached to the flange 1 of the rotor.
It may be configured integrally with 4.

第9図の第2実施例においては、軟磁性体リング82を
永久磁石52に対向するフランジ14の側面に固着して
いる。軟磁性体リング82の材質は例えば冷間圧延鋼板
であり、その磁気シールド効果によりリング82の内側
に磁束を漏らさずに渦電流損失を抑制する。この軟磁性
体リング82は磁束を積極的に通して短絡するので、リ
ング82の板厚tは第8図に示した第1実施例の非磁性
体リング80の板厚よりも薄くてすみ、永久磁石52の
有効幅を大きくできるという利点がある。
In the second embodiment shown in FIG. 9, a soft magnetic ring 82 is fixed to the side surface of the flange 14 facing the permanent magnet 52. The material of the soft magnetic ring 82 is, for example, a cold rolled steel plate, and its magnetic shielding effect suppresses eddy current loss without leaking magnetic flux inside the ring 82. Since this soft magnetic ring 82 actively passes magnetic flux and short-circuits it, the thickness t of the ring 82 can be thinner than the thickness of the non-magnetic ring 80 of the first embodiment shown in FIG. There is an advantage that the effective width of the permanent magnet 52 can be increased.

第10図は漏れ磁束防止のための第3実施例を示してお
り、この実施例においては固定子(ステータ)の導電性
ハウジング24に高比抵抗の軟磁性体リング84が固着
されている。この高比抵抗の軟磁性体リング84中に永
久磁石52からの磁束を通して、その磁気シールド効果
により、ハウジング24への漏れ磁束を防止し渦電流損
失を抑制している。リング84の材質は、例えば、ソフ
トフェライト等の粉末状軟磁性体と接合材との複合材料
が採用可能である。
FIG. 10 shows a third embodiment for preventing magnetic flux leakage, in which a soft magnetic ring 84 with high resistivity is fixed to the conductive housing 24 of the stator. The magnetic flux from the permanent magnet 52 is passed through this high-resistivity soft magnetic ring 84, and its magnetic shielding effect prevents leakage of magnetic flux to the housing 24 and suppresses eddy current loss. As the material of the ring 84, for example, a composite material of a powdery soft magnetic material such as soft ferrite and a bonding material can be adopted.

第11図は漏れ磁束防止のための第4実施例を示してお
り、この実施例においては永久磁石52の内側側面に対
向して高比抵抗の非磁性体リング86を導電性ハウジン
グ24に取り付けている。
FIG. 11 shows a fourth embodiment for preventing magnetic flux leakage, and in this embodiment, a high resistivity non-magnetic ring 86 is attached to the conductive housing 24 facing the inner side surface of the permanent magnet 52. ing.

このリング86は樹詣製であり、ハウジング24に接着
剤により取り付けられている。リング86には突出部8
6aが設けられており、この突出部86aとフランジ1
4の突出部14aとにより、軸受の潤滑剤の油滴飛散を
防止するラビリンスシールの作用をしている。この高比
抵抗の非磁性体リング86により永久磁石52の内側側
面と導電性ハウジング24との間の距離を十分確保し、
ハウジング24への漏れ磁束を防止している。
This ring 86 is made of wood and is attached to the housing 24 with adhesive. The ring 86 has a protrusion 8
6a is provided, and this protrusion 86a and the flange 1
The protruding portion 14a of No. 4 acts as a labyrinth seal to prevent oil droplets of lubricant of the bearing from scattering. This high resistivity non-magnetic ring 86 ensures a sufficient distance between the inner side surface of the permanent magnet 52 and the conductive housing 24,
This prevents leakage of magnetic flux to the housing 24.

以下回転速度の制御に用いる速度信号の生成について説
明する。
Generation of a speed signal used to control the rotational speed will be explained below.

本発明では上述したように、FG磁石及びFGコイルを
廃止して回転子の位相検出用のホール素子の出力を回転
子の速度制御に用いている。本実施例の回転子永久磁石
52は8極に分極されているので、ホール素子の出力電
圧は第12図に示すように一回転に4波形となる。この
ホール素子電圧を波形整形回路87により矩形波状に波
形整形し、分周回路88により1/4に分周して1パル
ス/1回転とし、これを速度信号として利用する。
In the present invention, as described above, the FG magnet and the FG coil are abolished, and the output of the Hall element for detecting the phase of the rotor is used for controlling the speed of the rotor. Since the rotor permanent magnet 52 of this embodiment is polarized into eight poles, the output voltage of the Hall element has four waveforms per revolution as shown in FIG. 12. This Hall element voltage is shaped into a rectangular wave by a waveform shaping circuit 87, and divided into 1/4 by a frequency dividing circuit 88 to obtain 1 pulse/1 rotation, which is used as a speed signal.

この速度、信号を利用した閉ループ速度制御により上述
したような3相6コイルのアキシャルフラックス型ブラ
シレスモークで、定格回転数400Orpmに対し、回
転速度のジッタ・フランジを±0.005%以下に抑え
ることができた。
Through closed-loop speed control using this speed and signal, it is possible to suppress rotational speed jitter and flange to ±0.005% or less with respect to the rated rotational speed of 400 Orpm in the 3-phase 6-coil axial flux type brushless smoke as described above. was completed.

更に、一回転4波形出力されるホール素子電圧を回転角
(位相)シフトして、−回転一波形の4相の速度信号を
用いる方法もある。第13図は4相の速度信号の生成を
示す模式図であり、第14図はこのような4相の速度信
号を利用した速度制御系のブロック図である。第13図
において、ホール素子電圧を波形整形回路89により矩
形波状に波形整形し、分周回路90により1/4に分周
して互いに位相のずれた4個の1パルス/1回転の信号
を生成してこれを速度信号として利用する。
Furthermore, there is also a method of shifting the rotation angle (phase) of the Hall element voltage outputted in four waveforms per rotation, and using a four-phase speed signal of the negative one-rotation waveform. FIG. 13 is a schematic diagram showing the generation of four-phase speed signals, and FIG. 14 is a block diagram of a speed control system using such four-phase speed signals. In FIG. 13, the Hall element voltage is shaped into a rectangular wave by a waveform shaping circuit 89, and the frequency is divided by 1/4 by a frequency dividing circuit 90 to generate four signals of one pulse/one rotation whose phases are shifted from each other. generated and used as a speed signal.

91はエツジ選択回路であり、順次パルスのトリが−を
かける順番を分周回路90に指令する役目をする。
Reference numeral 91 denotes an edge selection circuit, which serves to instruct the frequency dividing circuit 90 as to the order in which pulses are sequentially multiplied by -.

第14図はこのようにして生成した一回転一波形の4相
の速度信号を用いる速度制御系のブロック図を示してお
り、互いに位相のずれた分周回路90からの4相の出力
信号は速度指令値と比較され、4個設けた偏差カウンタ
93により速度指令値との偏差信号を4系統生成し、マ
ルチプレクサ94に人力する。エツジ選択回路91より
入力したデータセレクト信号により、マルチプレクサ9
4に人力した4つの偏差信号を励磁相切り換えと同様に
回転角度に応じて順次切り換えて出力する。
FIG. 14 shows a block diagram of a speed control system that uses the four-phase speed signals of one waveform per revolution generated in this way, and the four-phase output signals from the frequency divider circuit 90 whose phases are shifted from each other are It is compared with the speed command value, and the four deviation counters 93 generate four systems of deviation signals from the speed command value, which are manually input to the multiplexer 94. The multiplexer 9 receives a data select signal input from the edge selection circuit 91.
The four deviation signals manually inputted in step 4 are sequentially switched and outputted according to the rotation angle in the same way as the excitation phase switching.

位相補償回路95によりマルチプレクサ94の出力信号
の位相を補償し、電圧増幅回路96により電圧を増幅し
てからドライバ97に入力してモータ92を回転駆動す
る。
A phase compensation circuit 95 compensates the phase of the output signal of the multiplexer 94, a voltage amplification circuit 96 amplifies the voltage, and then inputs it to a driver 97 to drive the motor 92 to rotate.

このように制御すれば、第12図に示した1つの速度信
号を利用する場合に比較して、ホール素子64によるル
ープ伝達関数の位相の遅れが少なく、サーボ帯域が向上
し、モータが外乱に強くなるという利点がある。更に、
互いに角度位置く位相)が120°ずつずれた3個のホ
ール素子の出力を利用すれば、速度信号の相数を増すこ
とができ、サーボ帯域を益々向上することができる。
If controlled in this way, the phase delay of the loop transfer function caused by the Hall element 64 will be smaller than when one speed signal is used as shown in FIG. 12, the servo band will be improved, and the motor will be less susceptible to disturbance It has the advantage of being stronger. Furthermore,
By using the outputs of three Hall elements whose angular positions and phases are shifted by 120 degrees, the number of phases of the speed signal can be increased, and the servo band can be further improved.

発明の効果 本発明は以上詳述したように、回転子永久磁石と固定子
ヨークとの間のギャップを小さく形成し、ギャップ中に
樹詣製フィルムを基材としてその表裏両面にプリントコ
イルを形成したプリントシートを実装するように構成し
たので、小径・薄型で高イナーシャとなり、その結果回
転速度のジッタ・フランジの小さい低価格のモータを提
供できるという効果を奏する。更に回転子が高イナーシ
ャなので、FC磁石及びFGコイルを排除することがで
き、検出誤差のない一回転に一波形の速度信号を回転速
度の制御に利用しているので、高精度なモータを実現で
きる。
Effects of the Invention As detailed above, the present invention forms a small gap between the rotor permanent magnet and the stator yoke, and forms printed coils on both the front and back sides of the gap using a wood film as a base material. Since the motor is configured to be mounted with a printed sheet, the motor has a small diameter, a low profile, and high inertia.As a result, it is possible to provide a low-cost motor with small rotational speed jitter and flange. Furthermore, since the rotor has high inertia, FC magnets and FG coils can be eliminated, and a speed signal with one waveform per rotation without detection errors is used to control the rotational speed, resulting in a highly accurate motor. can.

また、回転子永久磁石と固定子ヨークとの間のギャップ
を小さくしたことに伴うギャップ磁束密度増加による渦
電流損失の増大は、固定子ヨークをソフトフェライト材
から形成することにより抑制することができる。固定子
ヨークを同心円状に分割するか、あるいは線材又は帯材
を渦巻状に巻回して固定子ヨークを構成するようにして
も、この渦電流損失を抑制することができる。
In addition, the increase in eddy current loss due to the increase in gap magnetic flux density caused by reducing the gap between the rotor permanent magnet and stator yoke can be suppressed by forming the stator yoke from a soft ferrite material. . This eddy current loss can also be suppressed by dividing the stator yoke concentrically or by winding a wire or a strip in a spiral manner.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例の分解斜視図、 第2図は実施例の縦断面図、 第3図はプリントシート上のコイルパターンの一例を示
す模式図、 第4図は2層直列接続時の1相コイルの励磁電流の流れ
を示す模式図、 第5図は固定子ヨークを同心円状に分割したときの固定
子ヨーク内の渦電流の流れを示す説明図、第6図は固定
子ヨークの他の実施例の構成図、第7図は固定子ヨーク
の更に他の実施例の構成図、 第8図は漏れ磁束防止のための第1実施例縦断面図、 第9図は漏れ磁束防止のための第2実施例縦断面図、 第10図は漏れ磁束防止のための第3実施例縦断面図、 第11図は漏れ磁束防止のための第4実施例縦断面図、 第12図は速度信号の生成を示す模式図、第13図は4
相の速度信号の生成を示す模式図、第14図は4相の速
度信号を利用した速度制御系のブロック図、 第15図は従来例の分解斜視図、 第16図は従来例の縦断面図である。 12・・・回転軸、 14・・・フランジ、 16・・・回転子ヨーク、 24・・・ハウジング、 52・・・回転子永久磁石、 54・・・台、 56・・・固定子ヨーク、 58・・・両面プリントシート、 60・・・第1相プリントコイルパターン、62・・・
駆動回路、 64・・・ホール素子、 68・・・第2相プリントコイルパターン、76・・・
強磁性体帯材、 78・・・強磁性体線材、 80・・・非磁性体リング、 82・・・軟磁性体リング、 84・・・高比抵抗軟磁性体リング、 86・・・高比抵抗非磁性体リング、 87.89・・・波形整形回路、 88.90・・・分周回路、 91・・・エツジ選択回路、 93・・・偏差カウンタ、 94・・・マルチプレクサ。
Fig. 1 is an exploded perspective view of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a vertical sectional view of the embodiment, Fig. 3 is a schematic diagram showing an example of a coil pattern on a printed sheet, and Fig. 4 is a two-layer series connection. Fig. 5 is an explanatory diagram showing the flow of eddy current in the stator yoke when the stator yoke is divided into concentric circles, and Fig. 6 is a schematic diagram showing the flow of excitation current in the one-phase coil of the stator yoke. Fig. 7 is a block diagram of yet another embodiment of the stator yoke, Fig. 8 is a longitudinal sectional view of the first embodiment for preventing leakage magnetic flux, and Fig. 9 is a block diagram of the first embodiment of the stator yoke. 10 is a longitudinal sectional view of the third embodiment for preventing leakage magnetic flux; FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the fourth embodiment for preventing leakage magnetic flux; 12. The figure is a schematic diagram showing the generation of the speed signal, and Fig. 13 shows the 4
A schematic diagram showing the generation of phase speed signals, Fig. 14 is a block diagram of a speed control system using four-phase speed signals, Fig. 15 is an exploded perspective view of the conventional example, and Fig. 16 is a longitudinal section of the conventional example. It is a diagram. 12... Rotating shaft, 14... Flange, 16... Rotor yoke, 24... Housing, 52... Rotor permanent magnet, 54... Stand, 56... Stator yoke, 58...Double-sided printed sheet, 60...First phase printed coil pattern, 62...
Drive circuit, 64... Hall element, 68... Second phase printed coil pattern, 76...
Ferromagnetic strip material, 78... Ferromagnetic wire material, 80... Non-magnetic material ring, 82... Soft magnetic material ring, 84... High resistivity soft magnetic material ring, 86... High Resistivity non-magnetic ring, 87.89... Waveform shaping circuit, 88.90... Frequency dividing circuit, 91... Edge selection circuit, 93... Deviation counter, 94... Multiplexer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)円板状磁石(52)を回転軸(12)と平行な方
向を磁化方向に多極着磁して回転子(50)として用い
、固定子側に電機子コイルと回転子磁束の磁路となる固
定子ヨーク(56)を設けたアキシャルフラックス型ブ
ラシレスモータにおいて、 フレキシブルな樹詣製フィルムを基材としてその一部に
形成されたモータ駆動回路(62)パターンと、他部に
形成されたスルーホールメッキ部分を有する表裏2層の
導電性コイルパターン(60,68)から構成されるプ
リントコイルとを有するプリントシート(58)を、該
プリントコイルが前記円板状磁石(52)と固定子ヨー
ク(56)との間のギャップ中に実装されるように設け
るとともに、 該プリントシート(58)に円板状磁石(52)の磁極
位置検出素子(64)を設け、 該磁極位置検出素子(64)が発生する一回転に一波形
の速度信号を回転速度の制御に用いる制御手段を設けた
ことを特徴とするアキシャルフラックス型ブラシレスモ
ータ。 (2)前記制御手段は互いにずれた角度位置で発生する
複数の一回転に一波形の速度信号を回転速度の制御に用
いることを特徴とする請求項1記載のアキシャルフラッ
クス型ブラシレスモータ。(3)前記固定子ヨーク(5
6)をソフトフェライト材から形成したことを特徴とす
る請求項1記載のアキシャルフラックス型ブラシレスモ
ータ。(4)絶縁体でコーティングされた強磁性体帯材
(76)又は断面円形の強磁性体線材(78)を、回転
軸を中心として渦巻状に巻回して前記固定子ヨークを形
成したことを特徴とする請求項1記載のアキシャルフラ
ックス型ブラシレスモータ。(5)前記固定子ヨーク(
56)を回転子の回転軸を中心とする複数の同心円磁性
体リング(56a〜56c)で構成したことを特徴とす
る請求項1記載のアキシャルフラックス型ブラシレスモ
ータ。(6)固定子の導電性部材に対向する円板状磁石
(52)の側面に対向して、回転子側にリング状の軟磁
性体部材(82)を設けたことを特徴とする請求項1記
載のアキシャルフラックス型ブラシレスモータ。 (7)前記リング状の軟磁性体部材(82)に代えてリ
ング状の非磁性体部材(80)を設けたことを特徴とす
る講求項6記載のアキシャルフラックス型ブラシレスモ
ータ。 (8)固定子の導電性部材に対向する円板状磁石(52
)の側面に対向して、固定子側にリング状の高比抵抗軟
磁性体部材(84)を設けたことを特徴とする請求項1
記載のアキシャルフラックス型ブラシレスモータ。 (9)前記リング状の高比抵抗軟磁性体部材(84)に
代えてリング状の高比抵抗非磁性体部材(86)を設け
たことを特徴とする請求項8記載のアキシャルフラック
ス型ブラシレスモータ。
[Scope of Claims] (1) A disc-shaped magnet (52) is magnetized with multiple poles in a direction parallel to the rotation axis (12) and used as a rotor (50), with an armature on the stator side. In an axial flux type brushless motor equipped with a stator yoke (56) that serves as a magnetic path for the coil and rotor magnetic flux, the motor drive circuit (62) pattern is formed on a part of a flexible wood film as a base material. and a printed coil consisting of two layers of conductive coil patterns (60, 68) on the front and back having through-hole plated portions formed on other parts, the printed coil is attached to the disk. The magnetic pole position detecting element (64) of the disc-shaped magnet (52) is mounted on the printed sheet (58) so as to be mounted in the gap between the disc-shaped magnet (52) and the stator yoke (56). An axial flux type brushless motor, comprising: a control means that uses a speed signal of one waveform per rotation generated by the magnetic pole position detection element (64) to control the rotational speed. (2) The axial flux type brushless motor according to claim 1, wherein the control means uses, for controlling the rotational speed, a plurality of speed signals having one waveform per rotation generated at angular positions shifted from each other. (3) The stator yoke (5
6. The axial flux type brushless motor according to claim 1, wherein the axial flux type brushless motor is made of a soft ferrite material. (4) The stator yoke is formed by winding a ferromagnetic strip material (76) coated with an insulator or a ferromagnetic wire material (78) with a circular cross section in a spiral shape around the rotating shaft. The axial flux type brushless motor according to claim 1. (5) The stator yoke (
The axial flux type brushless motor according to claim 1, wherein the axial flux type brushless motor (56) is constituted by a plurality of concentric magnetic rings (56a to 56c) centered around the rotation axis of the rotor. (6) A claim characterized in that a ring-shaped soft magnetic member (82) is provided on the rotor side, facing the side surface of the disc-shaped magnet (52) that faces the conductive member of the stator. The axial flux type brushless motor described in 1. (7) The axial flux type brushless motor according to item 6, characterized in that a ring-shaped non-magnetic member (80) is provided in place of the ring-shaped soft magnetic member (82). (8) Disk-shaped magnet (52
) A ring-shaped high resistivity soft magnetic member (84) is provided on the stator side, facing the side surface of the stator.
Axial flux type brushless motor described. (9) The axial flux type brushless according to claim 8, characterized in that a ring-shaped high-resistivity non-magnetic member (86) is provided in place of the ring-shaped high-resistivity soft magnetic member (84). motor.
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