JPH0517785B2 - - Google Patents

Description

とを備えたタコジエネレータ３４ を具備するブラシレス直流モータにおいて、 前記タコジエネレータ３４は、前記測定コイル
４２と略同軸に配設された第二のコイル４３を備
え、 該第二のコイル４３と前記測定コイル４２と
は、相互に逆方向に巻かれると共に直列に接続さ
れ、前記第二のコイル４３は前記タコジエネレー
タの前記磁気回路の前記信号磁束と鎖交しない位
置に配設されており、 前記測定コイルと鎖交する漏洩磁束による雑音
電圧が前記第二のコイルによつて補償されること を特徴とするブラシレス直流モータ。 ２ 前記第二のコイル43と前記測定コイル４２と
は、前記回転軸１１を囲む有効巻線数が実質的に
同じとなるように形成されていることを特徴とす
る請求項１記載のブラシレス直流モータ。 ３ 前記モータ本体部と前記タコジエネレータ３
４との間に磁気遮蔽体３３が配設されることを特
徴とする請求項１又は２記載のブラシレス直流モ
ータ。 ４ 前記タコジエネレータは、該モータ本体部に
取付けられている請求項１〜３のいずれかに記載
のブラシレス直流モータ。 ５ 前記モータは、フラツト型のモータである請
求項１〜４のいずれかに記載のブラシレス直流モ
ータ。 ６ 前記ロータは円環状ロータである請求項１〜
５のいずれかに記載のブラシレス直流モータ。 ７ 前記ロータとステータ巻線の間に平板状空〓
を有する請求項１〜６のいずれかに記載のブラシ
レス直流モータ。 ８ 前記コイルは空心のコイルである請求項１〜
７のいずれかに記載のブラシレス直流モータ。

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明は、ブラシレス直流モータ、特にフラツ
ト型のものに関する。 詳しくは本発明は、多数の磁極対を有する永久
磁石９０を備えたロータ２０と、多相巻線を構成
するように接続されたコイル５７，５８，５９，
６０から成るステータ巻線を有するステータと、
前記ステータ巻線への供給電流を制御して前記ロ
ータ２０を回転させる回転駆動磁界を発生させる
ために上記ステータ巻線の電流を制御するための
ロータ回転位置検出機構７６，７７とを備えたモ
ータ本体部、及び 前記ロータ２０の回転に依存して信号磁束が変
化する磁気回路３５，３６，３７，４８，４９
と、該信号磁束と鎖交し前記円板状ロータ２０の
回転軸１１と略同軸に配設される測定コイル４２
とを備えたタコジエネレータ３４ を具備する形式のブラシレス直流モータ（即ち、
特許請求の範囲の前置部に上位概念として記載し
た形式のもの）、特にフラツト型のものに関する。 〔従来技術〕 アメリカ国特許公報US−PS 3402333号には、
モータ動作空隙に多重巻線を使用するタコジエネ
レータの配置されたブラシレス直流モータが開示
されている。このような配置では、タコジエネレ
ータ（以下タコゼネとする）の回転数に比例して
誘起される電圧の周波数が利用される。同様のモ
ータ構造は、ドイツ連邦共和国特許公開公報DE
−OS2143752号にも開示されている。このモータ
は、回転数現在値読み取りに役立つ電圧が回転数
調整のために動作電流とは無関係に取り出され
る。しかし、高精度のタコゼネを形成するために
は比較的複雑な巻線構造を必要とする。 この種モータにあつては、モータ本体から強い
漏れ磁束が発生し、この漏れ磁束がモータ回転軸
を介してタコゼネに影響を及ぼす点が問題とな
る。また、その他の外部磁界の影響を受けること
もある。反対にタコゼネが漏れ磁束を発生するこ
ともある。したがつてタコゼネには価格上昇につ
ながる磁気遮蔽装置または類似装置を必要とす
る。またタコゼネが同軸に配設された此の種モー
タにあつては、鋼製回転軸が妨害磁束の磁路とし
て作用し、特に低速モータではタコゼネの回転数
現在値信号は相対的に低い出力しか得られないた
め妨害磁束の影響が深刻となる。 ドイツ特許公報2165087号には、部分的な妨害
磁界を補償するために、励磁のための直流給電に
よつて誘起されるような補償巻線を有する回転速
度発信器が開示されている。この場合の補償巻線
は、半円状に分割されていて回転対称ではない。
したがつて、補償巻線とタコゼネ巻線とが混在す
る複雑な構造となつている。直流モータの軸対称
性は複雑であり、タコゼネ巻線と補償巻線とを確
実に調整するのは困難である。したがつて、この
先行技術の場合、完全な補償が達せられるのは、
磁界が均一であつてかつ複雑な調整が確実に行わ
れた場合だけである。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、モータ軸方向にコンパクトに
形成された、特にいわゆるフラツト型のブラシレ
ス直流モータにおいて、妨害を受け難くかつ回転
数に比例する有効な信号を発生するタコゼネを具
備するブラシレス直流モータを提供することであ
る。 〔発明の構成〕 この目的は、冒頭に述べた形式のブラシレス直
流モータにおいて、特許請求の範囲第１項の特徴
部に記載の構成によつて達成される。 即ち、本発明のブラシレス直流モータは、 前記タコジエネレータ３４は、前記測定コイル
４２と略同軸に配設された第二のコイル４３を備
え、 該第二のコイル４３と前記測定コイル４２と
は、相互に逆方向に巻かれると共に直列に接続さ
れ、前記第二のコイル４３は前記タコジエネレー
タの前記磁気回路の前記信号磁束と鎖交しない位
置に配設されており、 前記測定コイルと鎖交する漏洩磁束による雑音
電圧が前記第二のコイルによつて補償されること を特徴とする。 このようなブラシレス直流モータにおいて同一
群に属する巻線は相互に直径方向に向かい合い、
これらに対してロータ磁極が存在すると、ステー
タ巻線からの漏れ磁束の影響は相殺されて妨害が
軽減され、目的が達成される。 なお測定コイルと第二のコイルは、ロータ回転
軸を囲んで略同軸に配設されておればよく、また
後述の通り、第二のコイルは必ずしも100％完全
な補償関係になくても、所定比において或いは大
略において雑音電圧を補償すれば、その目的を達
することができる。 本発明にかかるブラシレス直流モータの構成及
び効果の詳細は、実施例と対応する以下の記述に
よつて明らかとなろう。 〔実施例の説明〕 図において、同一の部材又は同様の作用をする
部材には同一の参照符号を付している。第１図
は、拡大された８極ブラシレス直流モータ１０で
あり、円板型ロータを有し、特にレコードプレー
ヤの直接駆動、すなわちダイレクトドライブ
（D.D.）用に適する構造に構成されている。な
お、このブラシレス直流モータは、フロツピーデ
イスクその他の磁気記憶装置駆動用のモータとし
て使用することもできる。ここで、モータ回転軸
１１の上端は、レコードターンテーブル（図示さ
れていない）上にあつてレコード穴を挿通させる
ものである。 ブラシレス直流モータ１０は、軸受穴１３の形
成されたアルミ又は亜鉛ダイキヤスト製のハウジ
ング１２を有している。軸受穴１３には、焼結軸
受１４，１５と、それらの間にあつて潤滑オイル
を蓄積しておくフエルトリング１６とが挿入され
ている。図示のように、焼結軸受１４，１５は、
回転軸１１の正確な径方向軸受として機能する。 軸受穴１３は、ハウジング１２の底板１７にお
いて下方に貫通している。底板１７は外周に一段
高くなつた部分１８を有し、側壁１９に連接して
いる。このハウジングの側壁１９の外面には、固
定用金具２３，２４，２５が配設される。 底板１７の下方には管状の突起２６を有し、そ
の下端縁には、回転軸１１の下端部を受ける垂力
軸受２８のための保持用部材２７が固定されてい
る。この保持用部材２７は皿状に形成されてい
て、図示のように突起２６の下方縁２９の折り曲
げ又はねじ止めによつて固定される。この保持用
部材２７は、図内には単に一点鎖線で示された部
分３０を貫通しているが、この部分３０は、例え
ばレコードプレーヤのピツクアツプアームその他
の駆動するための歯車及びカム等からなる機構と
することができる。底板１７の下側には、軟磁性
体、例えばμメタル等による円板３３が固定さ
れ、この円板はモータ本体側からタコゼネ側への
漏れ磁束を遮蔽する機能を有する。 モータ本体から軸方向に分離されているタコゼ
ネ部分には、軟磁性体材料からなり、下方に折曲
げられた外側壁３６と内側壁３７を有する部材３
５が配設される。この部材３５ないし３７は、モ
ータハウジングの底板１７の突起３８にモータ軸
と同心に固定されている。このことは、焼結軸受
１５に実施されているような心出し手段によつて
容易に実施可能である。部材３５の下には通常の
巻線によるか、またはプリント配線によるコイル
とすることができる測定用コイル４２が、また部
材３５を隔てて測定用コイル４２の上に隣接する
ように同様の構造の第２のコイルである補償コイ
ル４３が配設される。そしてこれら両コイル４２
および４３は巻方向を逆にして直列接続されてい
る。測定コイル４２及び補償コイル４３は、共に
ロータ回転軸１１を囲んで同心に配設され、従つ
て、これら双方のコイルは、回転軸１１を介して
伝達される傾向のあるモータ本体部からの大きな
漏洩磁束と、相互に同じ磁束数だけ鎖交する。ま
た、相互に形状を同じくし、近接して配置したた
め、モータ以外の外部からの漏洩磁束とも同様に
同じ磁束数だけ鎖交する。従つて、タコジエネレ
ータ３４外部からの各漏洩磁束による誘起電圧は
双方のコイル４２，４３で同じ値となり、相互に
打ち消し合うため、雑音電圧の低減か可能とな
る。 なお、双方のコイル形状自体は異なつていて
も、双方が略同軸であればよい。この場合、略同
軸とは双方のコイルが同じロータ回転軸を囲んで
配設されていることによつて達成されることは言
うまでもない。 また、双方のコイルの巻数が異なつている場合
には、双方のコイルの巻数の比率に従つて漏洩磁
束による誘起電圧の比が定まり、コイル自体が逆
方向に巻かれていることから、少なくとも補償コ
イルの誘起電圧の大きさだけの雑音電圧の低減が
可能となるため、本発明では、双方の巻数を必ず
しも同じとしなくとも良い。この場合、双方の巻
数を実質的に同じとするという意味は、本発明の
目的を考慮すれば、双方のコイルのインダクタン
スを実質的に同じとする意味と同義であることは
言うまでもない。 タコジエネレータ３４の磁気回路は、前記部材
３５，３６，３７と、回転軸１１に支持され回転
軸と一体に回転する有歯円板４８とから構成さ
れ、前記測定コイル４２は、内側壁３７を半径方
向に囲み、且つ軸方向には部材３５と有歯円板４
８との間に配設されるため、タコジエネレータ３
４の磁気回路の有効な信号磁束と鎖交する。一方
補償コイル４３は、部材３５の有歯円板４８側の
逆の面に支持され、従つてタコジエネレータ３４
の磁気回路の外部に配設され、その信号磁束とは
鎖交しない。したがつて回転数に比例する測定用
電圧は測定用コイル４２にのみ誘起される。その
結果、測定コイル４２と補償用コイル４３との直
列接続からは、モータ本体側からの主として回転
軸１１を介しての漏れ磁束による妨害電圧は相殺
され、測定電圧のみが得られることになる。両コ
イル４２及び４３のリード線４４はハウジングか
ら外部へ引き出される。 内側壁３７の中側の回転軸１１には、径方向に
間隔を空けて軟磁性体ブツシユ４５が配設され
る。このブツシユ４５は、タコゼネ３４の磁束終
端個所として機能する。ブツシユ４５の下には軸
受リング４６があり、またその下には弾性ワツシ
ヤ４７が配設される。これらの下には、軟磁性体
であつてその周囲に正確な切り込みによる歯が形
成された軟磁性体製の有歯円板４８が配設され
る。この有歯円板４８の歯は例えば200個程度と
することができる。この有歯円板４８の中央には
回転軸１１に固着するための穴があり、周縁の歯
が正しく同心になるように形成され、したがつて
周縁歯と外側壁３６との間の間隔は均等である。
円板４８の下方には、回転軸１１に固定された固
定及び駆動部材５２があり、駆動突起５３で係合
している。駆動部材５２のさらに下方には、補助
機構３０が配設されている。この補助機構３０
は、たとえばレコードプレーヤのピツクアツプア
ーム駆動その他を目的とする歯車やカム等が含ま
れる。 外側壁３６の内側には、リング状磁石５４が固
定され、この内周には等間隔で200の同一の磁極、
例えばＳ極になるように磁化される。したがつ
て、外側壁３６、部材３５の底部、内側壁３７、
ブツシユ４５及び有歯円板４８を通つて閉成され
る磁気回路を形成する。有歯円板４８が、運転に
あたり回転軸１１と共に回転すると、この磁気回
路に流れる磁束が極めて高い周波数で振動する。
この磁束は測定用コイル４２と鎖交して比較的高
い電圧を誘起する。しかし、上部に配設された第
２のコイルである補償コイルにあつては電圧は誘
起されない。その結果、リード線４４には、遮蔽
円板３３及び補償コイル４３の働きにより、モー
タ本体側からの漏れ磁束の影響を受けない測定電
圧出力が得られる。 モータハウジングの一段高くなつた部分１８に
は、第２図に示したような４個のステータコイル
５７，５８，５９，６０が配設される。それぞれ
のコイルは２本巻の円形コイルであつて、第２図
のように、相互に間隔を有する単層コイルとして
形成されている。 その磁極配分は、直径の約1.4となつている。
これらの各コイルは、いわゆる熱処理コイル
（Backdrahtspule）として形成され、それらの各
導線は相互に強固に結合しており、また比較的大
きな曲げ応力にも、さらには組み立て・分解時に
生ずるロータ２０からの磁力にも耐えうるもので
ある。 円板状ロータ２０は、その下方磁路として回転
体としての軟鉄製円板６３を有する。 第２図におけるホール素子７６及び７７は、相
互に90度電気角隔たつており、ホール素子７７は
コイル５７の中心に対して、またホール素子７６
はコイル６０の中心に対して、それぞれ180度電
気角隔たつている。回路基板７５と４つのコイル
は、同じ平面上、すなわちロータ２０の空間を分
割する平面内にある。 ロータ２０の上方の部分には、軸方向に磁化さ
れたリング状磁石９０があり、本実施例では８極
に磁化されている。第１図には、その内の２極が
示されている。なお、ロータ磁石は、６極、16
極、24極等に形成することができる。このリング
状磁石９０は、鉄製の保持板９１に張り付けら
れ、その周囲には、アルミ製の取り付け部材９２
が固定される。これら取り付け部材の上面は、ハ
ウジング側部１９の上端よりも若干高くなつてい
る。保持板９１は、回転軸１１に固着されている
釣り鐘状のスペーサ９３に固定されている。回転
軸１１は、組み立て時軸受穴１３に挿入され、同
時にリング状磁石９０が磁路円板６３を締め付
け、そのために円板６３が外部からハウジングの
対応する開口部を通して設置されている。このと
き釣り鐘形のスペーサ９３は、軸受穴１３をある
間隔で取り囲み、この周りで回転可能である。 第２図において、コイル５７〜６０は４つの回
路を形成しており、実際コイル５７はコイル５９
と２本巻きで直列に接続され、同様にコイル５８
はコイル６０と接続されている。コイル５７，５
９は、つまりその２本巻きの巻線であるために、
２つの回路を形成し、コイル５８，６０も同様で
ある。組になつているコイルはそれぞれ同じに接
続され、すなわち、例えば巻線５７，５９の導線
を通つて或る電流が流れると、例えば両方とも上
側にＳ極を、そして下側にＮ極を生ずる。第２図
図示の対称な配置の場合には、そのような接続方
法が必要である。しかしこのとき、欠点となるの
は、タコゼネ部分３４における漏れ磁界が比較的
大きくなることである。 タコゼネ３４の出力信号は増幅される。増幅器
の出力周波数は、現在値の電圧ｖに変換され、こ
れが低域フイルタによつて平滑にされ、そして比
較器において目標値と比較されて、その出力信号
が増幅器において増幅され、そしてトランジスタ
１０９の入力に導かれ、このトランジスタがモー
タ電流を制御し、モータ回転数が正確に望ましい
値、例えば毎分331／３の回転数に保持される。 ８極モータにおいて（または６極に、16極或い
は24極モータの類似の変化において）、ステータ
巻線によつて発生される漏れ磁界の減少のために
は、第３図のコイル配置が特に良く適合する。回
路基板７５とコイル５７，５８は第１図及び第２
図と同様に配置される。これに対し他の２つのコ
イル１２０，１２１はコイル５７，５８の後に直
接続けて配置される。すなわち、コイル５７と５
８，５８と１２０そして１２０と１２１の間のコ
イル中心間角度が電気角で270度になる。この配
置において、コイル５７と１２０が一方に、そし
てコイル５８と１２１が他方に直列に接続され、
そして実際、図示のようにそれぞれ２本巻きで、
逆に、すなわち、回路１２２（コイル５７と１２
０）を通して電流が流れるとコイル５７はその上
側がＳ極にコイル１２０はその上側が反対にＮ極
に保持される。すなわち、各コイルが交互配列と
あなる。したがつて、それぞれが異種の磁極を生
ずることになり、タコゼネ３４への漏れ磁束が実
質上影響を及ぼさない程度に減少する。その結果
多くの用途において遮蔽板が十分に機能し、補償
コイルを省略することもできる。これらの事実は
モータ構造の実質的な簡潔さが達せられたことを
意味し、簡単な組み立てをも可能にする。 第４図は、第３図に従う配置の立体構造を概略
的に示すものである。ここでコイル５７，５８，
１２０がリング状磁石９０と磁路円板６３との間
に展開された形で示されている。ここでコイル５
７と直列に接続されているコイル１２０を通る磁
束と逆になつており、同じことはコイル５８と図
示されていないコイル１２１とに対しても当然あ
てはまる。漏れ磁束はこれによつて実質上大幅に
低減される。ロータ回転軸に対する配置の非対称
性はよりよい軸受の採用によつて障害なく解決さ
れる。 〔発明の効果〕 本発明の構成により、ブラシレス直流モータに
おいてタコジエネレータが、漏れ磁束を補償する
第二のコイルを補償コイルとして備えるので、雑
音電圧の大幅な低減が補償コイルの設置によつて
容易に達成される。これにより、タコジエネレー
タの出力信号は回転数に正確に対応する。本発明
の基本原理は、特に漏れ磁束の影響を受け易いフ
ラツト型ブラシレス直流モータに適するが、必ず
しもこれに限られず円筒型空〓を有するモータに
も有効であることは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるブラシレス直流モータ
の実施例の縦断面図である。第２図は第１図の線
−に沿つて見た断面図である。第３図は８極
ブラシレス直流モータにおけるコイル配置の好ま
しい変形例を示す説明図である。第４図は第３図
の立体関係を示す部分破断図である。 １０：ブラシレス直流モータ、１１：回転軸、
１２：ハウジング、１３：軸受穴、１４，１５：
焼結軸受、１６：フエルトリング、１７：底板、
１８：一段高い部分、１９：ハウジングの側壁、
２０：ロータ、２３，２４，２５：固定用金具、
２６：管状突起、２７：保持用部材、２８：垂力
軸受、２９：下方縁、３０：歯車・カム、３３：
円板、３４：タコジエネレータ（タコゼネ）、３
５：底部、３６：外側壁、３７：内側壁、３８：
突起、３９：モータ軸、４２：測定用コイル、４
３：補償用コイル、４４：接続線、４５：ブツシ
ユ、４６：軸受リング、４７：弾性ワツシヤ、４
８：有歯円板、４９：歯、５２：駆動歯車部分、
５３：駆動歯、５４：リング状磁石、５７，５
８，５９，６０，１２０，１２１：ステータコイ
ル、６３：磁路円板、７５：回路基板、７６，７
７：ホール素子、９０：リング状磁石、９１：鉄
製保持板、９２：取付部材、９３：スペーサ、１
２２：回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数の磁極対を有する永久磁石９０を備えた
   ロータ２０と、多相巻線を構成するように接続さ
   れたコイル５７，５８，５９，６０から成るステ
   ータ巻線を有するステータと、前記ステータ巻線
   への供給電流を制御して前記ロータ２０を回転さ
   せる回転駆動磁界を発生させるために上記ステー
   タ巻線の電流を制御するためのロータ回転位置検
   出機構７６，７７とを備えたモータ本体部、及び 前記ロータ２０の回転に依存して信号磁束が変
   化する磁気回路３５，３６，３７，４８，４９
   と、該信号磁束と鎖交し前記円板状ロータ２０の
   回転軸１１と略同軸に配設される測定コイル４２