JPH03284150A - 面対向型モータ - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はモータに関し、特に平面的に配設されたステー
タコイルと円板状のロータマグネットが平行に対向する
面対向型モータに関するものである。

［従来の技術］ フロッピーディスクドライブ装置のディスク駆動モータ
等としてＤＣブラシレスモータで薄型に構成できる面対
向型のモータが用いられている。

このモータの従来の構成ではロータマグネットは第８図
あるいは第９図のような着磁パターンで着磁されている
。

両図に示すようにロータマグネット１は中心に円形の開
口部１ｃを有する円板状に形成されており、第８図の例
では全周を所定角度で偶数等分（この場合８等分）した
領域のそれぞれが磁極として交互に異なる極性で着磁さ
れている。面対向型モータの一般的な構成ではロータマ
グネットは回転速度を検出するための周波数発電機（以
下ＦＧという）を構成するＦＧＧマグネットを兼ねるが
、第８図のパターンではＦＧ専用の磁極を設けておらず
、８磁極のそれぞれの境界をＦＧ用として用いる。

このような第８図のパターンでは磁極数が少ないのでＦ
Ｇの出力を高く取れない。これはＦＧ比出力ＦＧ用ココ
イル線上のｍ位時間あたりの磁束変化数と、ＦＧ用ココ
イル線上の磁束のマグネット径方向の寸法に比例し、磁
極数が少ないと前記磁束変化数が少なくなるからである
。このようにしてＦＧ比出力低いとモータの回転速度制
御に関して不利である。このため第８図のパターンはモ
ータのロータの重量が太き（回転安定性に有利な場合、
及び回転むらの数値があまり良くなくても良いモータの
場合に用いられる。

一方、第９図のロータマグネット１の着磁パターンは一
般的なものであり、同マグネット１の内周部１ｂに本来
の駆動用の主磁極が第８図と同様に着磁され、その上に
外周部１ａにＦＧ用の磁極（以下ＦＧ磁極という）が着
磁されている。ＦＧ磁極はロータマグネットｌの周方向
に沿って内周部ｉｂの主磁極の１磁極に対して複数の磁
極が着磁されている。又、一部の着磁パターンを拡大し
て示すように、内周部１ｂの主＆Ｆｉ極どうしの境界線
がＦＧ磁極の境界線に一致する配置となっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで面対向型モータに右いて従来のフェライトから
なり最大エネルギー積が１０ＭＧＯｅ程度以下のロータ
マグネットでは第８図あるいは第９図のような着磁パタ
ーンでも充分なトルクが得られ、ＦＧ比出力高いものが
得られた。

しかし最近になって面対向型モータで更に小型化、薄型
化を図るためロータマグネットにＮｄ−ＦｅＢ系合金か
らなる希土類磁石（最大ネルギー積が２０　Ｍ　Ｇ　Ｏ
ｅ以上）を使う必要がでてきた。この場合ロータマグネ
ットは小型化、薄型化のため慣性力が小さくなり、第８
図のパターンは使えなし）。

一方、希土類磁石の場合エネルギー積が高いので着磁を
行なうためのコイル線が太（なるため、第９図のような
多数の細かいＦＧ磁極のパターンの着磁が困難になると
いう問題がでてきた。その理由を以下に説明する。

上記モータのロータマグネットがフェライト磁石の場合
、着磁のためのコイル線に流す電流は約４０００Ａ以下
である。ＦＧ磁極の１磁極を着磁するコイル線の巻数を
増すことにより、この電流値を下げることができるが、
ＦＧ磁極の場合は磁極が小さいのでコイル線はｌターン
しか巻けないのが現状である。ここで上記コイル線の銅
線が耐えることのできる電流値は約８０００Ａ／ｍｍ２
であり、フェライト磁石の場合コイル線の径は０．８ｍ
ｍで良い。但しこのコイル線に絶縁処理をすると径は１
．２ｍｍとなる。

方、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金磁石の場合、着磁のための電
流は８０００Ａで、ＩＴの磁化力が必要であり、着磁の
ためのコイル線の径はｌ−，１ｍｍであり、絶縁処理す
ると１．５ｍｍの径のスペースが必要である。

このような着磁用コイル線のために必要なスペースによ
って細かいＦＧ磁極のパターンの着磁が困難になる。そ
してマグネットの径が約４０ｍｍ以下になるとＦＧ磁極
の数を従来のフェライトの磁石に比べて減らさざるを得
なくなってしまう。

そこでＦＧ磁極の数を多くせずに高いＦＧ比出力得る方
法としてＦＧ磁極の径方向の寸法を大きくすることが考
えられる。しかしそうすると第９図の内周部１ｂの主磁
極の径方向の寸法が小さくなり、このためモータのトル
クが減少するという問題が生ずる。

そこで本発明の課題は、この種の面対向型モータにおい
てトルクを低下させずに高いＦＧ比出力得られるように
することである。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するため本発明の面対向型モータによ
れば、円板状のロータマグネットを有し、該マグネット
の内周部は全周を所定角度で等分した領域のそれぞれが
１磁極として着磁されており、該マグネットの外周部は
周波数発電機用として周方向に沿って前記内周部の１磁
極に複数の磁極が対向するように着磁されており、前記
内周部の１磁極に対向する外周部の複数磁極全体の磁化
の平均レベルが前記内周部の１磁極と同極性側にずれて
いる構成を採用した。

［作　用］ このような構成によれば、ロータマグネットの周波数発
電機用として着磁された外周部もモータ駆動時にトルク
発生に寄与する。従って高い周波数発電機出力を得るた
めに前記外周部の径方向の寸法を大きくした場合に、内
周部の径方向の寸法が小さくなることによるトルクの低
下を埋め合わせることができる。

［実施例］ 以下、図を参照して本発明の実施例の詳細を説明する。

第１図は本発明の実施例による面対向型のＤＣブラシレ
スモータの全体構造を示している。同図に示すようにモ
ータのハウジング６に嵌合されたベアリング５と滑り軸
受７により出力回転軸であるシャフト８が回転可能に軸
受されている。シャフト８の図中上端にロータヨーク４
が固着されており、同ヨーク４の下面にロータマグネッ
ト（以下マグネットと略す）■が固着されている。

マグネット１の下方にはプリント基板２が設けられてい
る。プリント基板２のマグネット１に対向する図中上面
には第２区に示すようにＦＧ用のコイルＩＯが設けられ
ており、マグネット１と対向している。このコイル１ｏ
とマグネットｌの後述する外周部によりＦＧが構成され
る。

更にプリント基板２の下面に駆動コイル９が固着され、
プリント基板２を介しマグネット１と対向している。ま
た駆動コイル９の下にステータヨーク３が設けられ、ハ
ウジング６に固定され、ロータヨーク４と平行に対向し
ている。

このような構成の下に駆動コイル９が通電され、その励
磁相が切り換えられることにより、駆動コイル９とマグ
ネット１間に作用する磁力によってマグネットｌが回転
し、それとともにロータヨーク４が回転し、シャフト８
が回転するようになっている。

ところで本実施例のモータのマグネットｌはＮｄ−Ｆｅ
−Ｂ系合金からなるものとし、着磁状態が従来と異なっ
ている。以下にその点を第３図、第４図により説明する
。

第３図はマグネットｌの着磁パターンを示している。マ
グネットｌは中央に円形の開口部１ｃを有する円板状に
形成されており、内周部１ｂは全周を所定角度で偶数等
分（この場合８等分）した領域のそれぞれが駆動のため
の主磁極としてそれぞれ交互に異なる極性で着磁されて
いる。

又、外周部１ａは全周を内周部１ｂより小さな所定角度
（この場合１／４の角度）で等分した領域のそれぞれが
ＦＧを構成するＦＧ磁極として交互に異なる極性で着磁
されている。ＦＧｌａ極の磁極数は第９図の従来例より
少なく、ＦＧ磁極のマグネット径方向の寸法は第９図の
従来例より大きくなっている。ここでは外周部１ａのＦ
Ｇｆｆｉ極の数は内周部１ｂの主磁極の４倍の３２極と
なっている。又、主磁極どうしの境界の延長線上にそれ
ぞれＦＧ磁極が丁度中央でまたがるような装置となって
おり、この境界の延長線上にまたがるＦＧ磁極を含めて
主磁極の１つに対してここでは５極のＦＧ磁極が対向す
るパターンとなっている。

そして本実施例のマグネットｌでは内周部１ｂの１主磁
極に対向する外周部１ａの５ＦＧ磁極ごとに磁化の平均
レベルが前記ｌ主磁極と同極性側にずれているものとす
る。即ちＮ極の１主磁極に対向する５ＦＧ磁極の磁化の
平均レベルはＮ極側にずれ、Ｓ極の１主磁極に対向する
５ＦＧ磁極の磁化の平均レベルは８極側にずれているも
のとする。この様子を第４図に示しである。

第４図は外周部１ａの各部における磁化の極性　０ と強さを示しており、縦軸は磁化の極性と強さを示す磁
束密度Ｂで、横軸は回転角である。具体的には外周部１
ａに対してホール素子を対向させ、マグネットｌを回転
させて、磁束密度Ｂを測定した結果を示している。第４
図のカーブのピークないし谷底が各ＦＧｍ極の中心であ
る。第４図に示された範囲の回転角の１／３ごとに、連
続するＦＧ磁極の磁化の平均レベルがＮ極又はＳ極にず
れており、前記１／３の回転角が１主磁極の中心角であ
る。

このような本実施例の磁化の様子に対して第９図の従来
例の外周部１ａの磁化の様子を第５図に示しである。第
５図に示すように従来のマグネットでは第４図のような
磁化の平均レベルのずれがなく、各ＦＧ磁極の磁化の強
さは均一である。

ここで本実施例のマグネット１の着磁方法を説明してお
く。まずマグネット１全体に第８図のパターンで主磁極
の着磁を行なう。次に外周部１ａにＦＧ磁極の着磁を第
３図のパターンで行なう。

この時に着磁のための磁化の出力を主磁極の着磁１ 時の約５０〜８０％程度にして着磁を行なう。この着磁
の前に外周部１ａにも主磁極が着磁されているため、そ
の影響により外周部１ａに第４図で説明した磁化の平均
レベルのずれが生じる。

以上のような本実施例のマグネットｌの磁化の仕方によ
れば、上述したＦＧ磁極の磁化の平均レベルのずれによ
りモータ駆動時に外周部１ａもトルク発生に寄与する。

従って、少ないＦＧ磁極の磁極数で十分なＦＧ比出力得
るためにＦＧ磁極のマグネット径方向の寸法を大きくし
て主磁極の径方向の寸法を小さくしても、それによるト
ルクの減少をある程度埋め合わせることができる。即ち
ＦＧｌａＧ数が比較的少な（でもトルクを低下させずに
高いＦＧ比出力得られ、モータの小型化、薄型化に対応
できる。

ところで第２図に示したＦＧ用コイルＩＯは巻数を１タ
ーンとして示しであるが、２ターンあるいは３ターンと
いうように複数ターン巻回しても良く、複数ターンにす
ることによってＦＧ比出力更に向上できる。このように
ＦＧ用コイルＩＯを　２ 複数ターンにした場合に特に第３図の着磁パターンが有
効になる。それを第６図及び第７図により説明する。

第６図は本実施例のマグネット１の着磁バタンの詳細を
示し、第７図は第９図の従来例の着磁パターンの詳細を
示している。第６図、第７図においてＦＧ磁極どうしの
間隔寸法ａ、ｂのスペスは着磁のためのコイル線に対応
して発生する。

第７図の従来例の場合、図示のように主磁極どうしの境
界とＦＧ磁極どうしの境界が一致するものとすると、前
記の主磁極どうしの境界に一致するＦＧｌｆｉ極どうし
の境界の間隔寸法すは他のＦＧ磁極どうしの間隔寸法ａ
より大きくなる。そして主磁極の境界に臨むＦＧ磁極の
周方向の寸法Ｃは他のＦＧ磁極の周方向の寸法りより小
さくなり、ＦＧ磁極の周方向の寸法が不均一になる。こ
うなる理由は不明であるが、これは実験により確かめら
れている。

このような第７図の着磁パターンではモータ回転時のＦ
Ｇ用ココイル１０対するＦＧ磁極による　３ 磁束変化が不均一になり、ＦＧ比出力低下する。

これはＦＧ用ココイル１０複数ターンにした場合に顕著
になる。

これに対して第６図の本実施例の着磁パターンによれば
、先述のように主磁極ｌ磁極に対して対向するＦＧ磁極
の数を奇数として主磁極どうしの境界の延長線上にＦＧ
磁極が丁度中央でまたがる配置とすることにより、ＦＧ
磁極どうしの間隔寸法ａが均一でＦＧ磁極の周方向の寸
法りを均一にできる。そしてモータ回転時にＦＧ用ココ
イル１０対してＦＧ磁極による磁束変化が全体として均
一に行なわれ、ＦＧ比出力向上できる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明の面対向型モータ
によれば、円板状のロークマグネーットを有し、該マグ
ネットの内周部は全周を所定角度で等分した領域のそれ
ぞれが１磁極として着磁されており、該マグネットの外
周部は周波数発電機用として周方向に沿って前記内周部
の１磁極に複数の磁極が対向するように着磁されており
、前記内　４ 周部の１磁極に対向する外周部の複数磁極全体の磁化の
平均レベルが前記内周部の１磁極と同極性側にずれてい
る構成を採用したので、ロータマグネットの周波数発電
機用の磁極数を比較的少なくしても、モータのトルクを
低下させることなしに充分な周波数発電機の出力を得る
ことができ、モータの小型化、薄型化に対応できるとい
う優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による面対向型モータの全体の
構造を示す断面図、第２図は同モータのＦＧ用ココイル
設けたプリント基板の斜視図、第３図は同モータの！−
タマグネットの着磁バタンを示す説明図、第４図は同マ
グネット外周部の回転角による磁化の極性と強さを示す
線図、第５図は従来のモータのマグネット外周部の回転
角による磁化の極性と強さを示す線図、第６図は実施例
のモータのマグネットの着磁パターンの詳細を示す説明
図、第７図は従来のマグネットの着磁パターンの詳細を
示す説明図、第８図及び第９図は　５ それぞれ異なる従来のモータのマグネットの着磁パター
ンを示す説明図である。 ｌ・・・ロータマグネット　１ａ・・−外周部ｌｂ−・
・内周部　　　　　２・・−プリント基板３・・・ステ
ータヨーク　　４・−ローフヨーク５−・・ベアリング
　　　　６−・−ハウジング７・・−すべり軸受け　　
　８・・・シャフト９・・・駆動コイル　　　１０−・
・ＦＧ用ココイル特許出願人キャノン電子株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）円板状のロータマグネットを有し、 該マグネットの内周部は全周を所定角度で等分した領域
   のそれぞれが１磁極として着磁されており、 該マグネットの外周部は周波数発電機用として周方向に
   沿って前記内周部の１磁極に複数の磁極が対向するよう
   に着磁されており、 前記内周部の１磁極に対向する外周部の複数磁極全体の
   磁化の平均レベルが前記内周部の１磁極と同極性側にず
   れていることを特徴とする面対向型モータ。 ２）前記内周部の１磁極に対向する外周部の磁極数は奇
   数であり、かつ前記内周部の磁極どうしの境界の延長線
   上に外周部の磁極がまたがるように配置されたことを特
   徴とする請求項第１項に記載の面対向型モータ。 ３）前記マグネットはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金からなるこ
   とを特徴とする請求項第１項または第２項に記載の面対
   向型モータ。 ４）周波数発電機用コイルの巻数が複数であることを特
   徴とする請求項第１項から第３項までのいずれか１項に
   記載の面対向型モータ。