JPH0732550B2

JPH0732550B2 - コイル板構体

Info

Publication number: JPH0732550B2
Application number: JP60109182A
Authority: JP
Inventors: ロバートリードフランク
Original assignee: ア−ルシ−エ− コ−ポレ−ション
Priority date: 1984-05-21
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: IT8520673A0; GB2159341A; IT1183614B; FR2564653A1; ATA153485A; GB2159341B; DE3518222A1; JPS60255028A; GB8512096D0; AT386496B; FR2564653B1; US4577130A; KR850008573A

Description

【発明の詳細な説明】〈発明の背景〉この発明は、非導電性被膜が形成された板状に構成され
た、例えばモータのステータとして使用することができ
るコイル板構体に関するものであり、特にその軸方向寸
法が小さく、比較的平たいことから一般にパンケーキ形
（平板状）モータと称されるプラシレス、スロツトレ
ス、軸磁界、永久磁石モータ用のコイル板構体に関する
ものである。

パンケーキ形モータはその形状が低いことにより、例え
ば低い形態の蓄音機用ターンテーブルあるいはビデオ・
デイスク・プレヤーの形状をよりスマートなものとする
ために、あるいは本来は１個の駆動機構のみを設けるこ
とを意図したスペースに２個のスリムな形状の駆動機構
を組込むことが望ましいフロツピー・デイスク駆動機構
として使用する場合のように、実用性の点から極めて有
利である。スペースが制限されていて、コンパクトなパ
ンケーキ形モータを使用するのに特に適した他の例とし
て、ビデオ・テープレコーダ（ヘツドホール、リール、
キヤプスタンの駆動）がある。

パンケーキ形モータは、例えば1980年９月２日付けの米
国特許第4,220,879号明細書にその典型的なものが示さ
れているように周知である。この米国特許明細書に示さ
れているモータは、ステータ・コイル（固定子コイル）
の下ではなくステータ・コイル間にステータの印刷され
た配線板が配置されていることによつても極めてコンパ
クトである。しかしながら、ステータ構体全体は比較的
複雑で、サブ構成を必要とする多数の品目がある。例え
ば４個のステータ・コイルは、ネジによつてステータの
基板の取付けられた巻線ブロツク、すなわちボビンに巻
かれている。モータの構造が複雑なことに加えて、コイ
ル・ボビンを使用しているため、モータの軸方向の寸法
が大きくなり、熱的効率も減少するという欠点がある。

〈発明の概要〉この発明は、構造を相当に簡略化するために使用するの
に適した形態で板上にコイルを形成することのできる技
術に関する。例えば、パンケーキ形モータでは、このよ
うな構成を採ると完成したステータ構体中のボビンが不
要になり、ステータ構体の軸方向の寸法が小さくなり、
冷却効果が改善され、モータの各種の部分を組立てるの
に必要とする工程数を少なくすることができる。この発
明によれば、特に板上のコイル位置には、オフセツトさ
れた曲がりを有する少なくとも１個の突起状タブが設け
られている。コイルはタブと板表面との間に数ターンの
コイルを保持することによつて上記板に固定される。こ
の発明の原理は、磁束帰路用板からなるステータ構体を
有する形式のブラシレス、スロツトレス軸磁界モータに
適用して特に有効である。上記の磁束帰路用板はその上
に組立てられたステータ・コイルと一致した形状を有
し、且つ電気的に非導通被膜の形成された透磁性材料か
らなつている。

〈詳細な説明〉以下、図を参照しつゝこの発明を詳細に説明する。第１
図は、例としてオーデイオあるいはビデオ・デイスク再
生装置用として使用するのに適したこの発明による原理
によつて構成されたモータの好ましい形状を示す。こゝ
では、ロータ（回転子）構体10は、回転板12を有し、こ
の回転板12にはレコードまたはデイスク用中心ハブ16に
よつて回転シヤフト14に取付けられている。それによつ
てモータのロータ構体は、レコードの中心保持用のハブ
16と共に再生装置のターンテーブルとしても動作する。
ロータ構体は、回転板12の底に接着剤によつて取付けら
れた軸方向に極性の与えられたリング状磁石18を有し、
ロータ構体に回転エネルギを与えている。第５図のロー
タ構体10の斜視図はリング状磁石18の極性を示してい
る。この発明のこの例では、ある種のビデオおよびオー
デイオ・デイスク再生装置で一般に実施されているよう
に、磁石18は極性が交互に代る８個のセグメントに極性
が与えられている。周知のビデオ・デイスク再生装置で
は、回転板12は非磁性材料（プラスチツク）からなつて
いる。トルクを大きくするために、板12は透磁性材料
（スチール）であつてもよい。

モータのステータ構体20は、後程詳細に説明するよう
に、透磁性の磁束帰路板22からなり、この磁束帰路板22
は、この発明の特徴としてその上に設置されたステータ
・コイル24、26を有している。モータの残りの部分はネ
ジ32、34によつて磁束帰路板22に固定された30で全体に
示す軸受構体からなつている。軸受構体30は、磁束帰路
板の中心に形成された孔25を貫通し、回転板12を磁束帰
路板22と平行に配置するシヤフト14を保持している。軸
受構体30およびロータ構体10は共に通常の設計によるも
ので、こゝではそれ以上詳細には示されていない、この
ようなロータおよび軸受構体を具備したモータは、例え
ばアールシーエーコーポレーシヨン製のモデルSJT-40
0再生装置のようなある種のビデオ・デイスク再生装置
で使用されている。

第２図は第１図のステータ構体上のコイルの構造を詳細
に示す。図示のように、電気的に非導通の被膜23で表面
に沿つて被覆された磁束帰路板22は、例えば板を打抜く
ことによつて一体的に形成された突起状タブ27、28を有
している。板22およびタブ27、28はスチールのような第
１鉄の金属であり、被膜はポースリンであることが望ま
しい。これに適したポースリンは1981年３月17日付けの
米国特許第4,256,796号明細書中に示されている。各タ
ブは下部にコイルの巻線を挾持するオフセツト曲がりを
有している。この発明のこの実施例では、オフセツト・
タブと表面が非導電性被膜で被覆された磁束帰路板の表
面との間の距離はコイルの導線の直径に等しいように選
定されている。このような特定の寸法形状によると、モ
ータの動作中の“コギング”効果が最少になることが判
つた。この“コギング”という用語は当技術分野では周
知の用語で、回転位置の関数としてのトルクの変動を意
味する。磁気コアを有するタブは磁界を多少歪ませる傾
向があり、また回転磁気回路（平板状リング磁石）に関
するこのような不均一歪により、厳密に一定回転速度が
要求される例えば、デイスクあるいはテープの駆動用と
しての使用例でも、モータに多少のコギングが生ずる可
能性のあることが判つた。しかしながら挾持用タブ（2
7、28）の形状を比較的低くすることによつて磁界の歪
を最小にできることが判つた。タブを低くすると、タブ
はステータ・コイル26の１あるいは２層（図示の例では
１層）の２〜３ターンのみを“捕捉”するか、あるいは
“エントラツプ（挾持）”することになる。

第２図に示されるように、ステータ・コイルのタブによ
る固定は２つの非常に重要な利点をもつている。先づ第
１に、後程説明するようにコイルは決つた場所に直接巻
回されるから、独立したコイル組立て工程（この場合、
コイルは初めに巻回され、次いで磁束帰路板22に取付け
られる）は全く不必要になる。第２に、コイルの最終組
立てにボビンを必要としない。これにより、ボビンの上
部および底部保持部分の厚みに相当する寸法だけモータ
の軸方向の寸法、すなわち高さを減少することができ
る。またボビンを省略することにより、ロータの回転に
よつて生ずる風からコイルを遮蔽するボビンの壁はなく
なり、さらにコイルの巻線と板22との間にボビンの壁は
存在しないから、対流と伝導の双方により、モータの熱
放散を著しく改善することができる。

第８図は磁束板上の所定位置にコイル26（すべてのコイ
ルを代表する）を巻回する方法を示す。第８図では、第
２図と同様にコイルの取付け位置には中心孔26が設けら
れている。この孔は２つの機能をもつている。これは、
第１図に示すように最終的に軸受構体にモータを取付け
るために使用される。その更に重要な機能は、ステータ
・コイル26の巻回中、ステータ構体20に心棒806を取付
けるためのボルト804を受入れることである。ボルト804
には、巻回中、心棒806を一時的にコイル位置に固定す
るためのナツト808が螺合している。導線を巻回する
間、この導線は心棒806の側壁で保持され、コイルの内
側の形状は心棒の中心コアの形状によつて決定される。
心棒のコア断面は第３図の平面図によつて示すように実
質的にくさび形をしており、その角はまるめられてい
る。コイルが所定位置に巻かれるとき、何回かのコイル
はタブ（27、28）と磁束板の平板状表面との間で挾持ま
たは捕捉される。巻回後、コイルはその形を保持するよ
うに固められる。好ましい実施例では、コイルに電流が
流され、それを加熱する。コイルの導線は熱可塑性材料
の外側絶縁被膜によつて２重に絶縁されている。熱によ
つて導線の各巻回ターンの被膜を“溶融”させ、隣接す
る巻線すなわちターンを接着させる。次いでコイルは冷
却され、心棒は抜取られる。コイルの巻回、加熱、冷
却、心棒抜取のこの工程はすべてのコイル（実施例のモ
ータは第３図に示すように４個のコイルをもつている）
について同時に実行され、そのためボビン上にコイルを
巻き、次いでネジによつてボビンを磁気帰路板に固定す
る従来技術による組立方法に比してステータの組立てが
著しく簡単になる。ボビンが不必要になると同時にネジ
やリベツト等の締付け手段や接着剤による取付は不必要
になり、それに関連する工程が省略される。さらにモー
タの軸方向の長さ（高さ）はボビンの頂部および底部の
厚みに相当する寸法だけ減少する。こゝで使用される２
重絶縁導線としては、テレジジヨン偏向ヨークを巻くた
めに使用され形式と同じものが使用される。テレビジヨ
ンの偏向ヨークの組立てにおいても巻回後に加熱され、
コイルの絶縁被膜を溶かしてコイルをその形状のまゝで
固める。

第３図は、４個のステータ・コイル24、24′、26、26′
と１対のホール効果センサ302、304の取付け位置を示す
ステータ構体20の上面を示す図である。ホール効果セン
サはモータの角速度および位置を感知する。回転子の軸
に対するコイルおよびセンサの角位置は通常のものであ
る。これについては前述の米国特許第4,202,879号明細
書中にも示されている。重要な点は、各コイル位置に対
して３個のタブ（一般に27、28、28′）が設けられてい
る点である。

３個のタブを使用することは、（１）板にコイルを固定
するため、（２）コギングを最少にするため、および
（３）コイルの巻回中にコイルの内側の形状を保持する
ために最適であることが判つた。タブの数が多くなる
と、コイル位置内により多くの鉄を配置することにな
り、モータのコギングの傾向が増大する。しかしなが
ら、衝撃に対してより耐性を持たせる必要のある場合に
はより多くのタブを使用してもよい。タブの数が少なく
なればなる程、コイルの形状は小さくなり、コイルを保
持する力は小さくなる。

第４図はステータ構体の接続領域402にコイルおよびホ
ール効果センサを接続するために、ステータ構体の底の
側（コイル側と反対側）に形成されたプリント配線パタ
ーンを示す。このプリント配線の導線は、例えば磁束板
のセラミツク上塗り上に銀インクをシルク・スクリーン
印刷し、次いでこのインクを、銀担体を置換し、銀を溶
かすのに充分な温度に焼成（加熱）することによつてス
テータ構体上に形成される。ポースリン上に導体を印刷
するためのこのような工程は例えば1983年11月15日付け
の米国特許第第4,415,624号明細書中にも示されている
ように周知である。第３図に示すように、この発明の重
要な点は、ステータ構体が、（１）コイルの保持手段、
（２）磁束帰路板、（３）印刷回路基板の３つの機能を
もつた単一構体となつている点である。

この場合、銀インクはポースリンの表面に容易に接着す
ることができるが、ステータ・コイルを磁束帰路板に簡
単に接着することができるようにポースリンに確実に接
着するのに適した接着剤は発見されていない。上述のよ
うに、この発明による平板状の構体によつてのみ１個の
単一構体に３つの機能を持たせることができる。

第３図および第４図の磁束板20の端部にはコイル巻線
（第３図）を印刷回路導体（第４図）に接続するための
突起（308で総括して示されている）が設けられてい
る。印刷回路導体は各突起の下側にまで伸びている。コ
イルを巻いた後、コイル導線の端部の絶縁物は取除か
れ、上記突起に巻付けられる。ホール効果センサのリー
ド線は磁束帰路板中に形成された穴を通して差込まれ
る。ステータ構体の導体側を流動半田付けすることによ
つて永久的に電気的に接続される。この単一の工程によ
つてステータ構体のすべての電気的接続が同時に行なわ
れる。

第６図は第１図のモータの変形例を示す。軸受601はス
テータ構体20に直接リベツト付けされている。これによ
つてモータの軸方向の長さを短かくすることができる。
またシヤフト14は負荷（図示せず）にトルクを伝達する
ためにロータ構体10の表面を越えて伸びている。このモ
ータは、例えばシヤフト14によつてVTRのヘツドホイー
ルを回転させるビデオ・テープレコーダで使用される。
またフロツピー（またはハード）デイスクの駆動用とし
ても使用することができる。

第７図は第４図に示す印刷配線パターンの概略回路図を
示す。ステータ・コイル24、26および24′、26′はそれ
ぞれ直列に接続されている。ホール効果センサは電源ラ
インとアース・ラインとの間に並列に接続されており、
別々の出力を有している。第４図に示すように、すべて
の接続は、コイルとセンサのリード線をモータ制御装置
704に結合するコネクタ702に接続されている。これに適
した制御装置は周知であり、その１つが1979年１月16日
付けの米国特許第4,135,120号明細書中に示されてい
る。モータ制御装置704はホール効果センサから位置お
よび速度に関する情報を受信し、コイル24、24′、26、
26′にエネルギを供給して、周知の態様でロータ構体10
を回転させる。

この発明は、パンケーキ形のモータに適用した場合につ
いて説明したが、この発明の原理は一般と用途としても
使用でき、リレーあるいは音響トランスジユーサ（例え
ば拡声器、ソナー発射装置等）の他の電磁装置にも適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施したパンケーキ形モータの軸に
沿う断面を示す図、第２図は第１図のモータの一部を詳細に示す図、第３図および第４図は第１図のモータのステータ構体の
上面図および底面図、第５図は第１図のモータのロータ構体の磁石側の面の斜
視図、第６図は第１図のモータの変形例を示す簡略化された
図、第７図は第４図の印刷配線パターンの概略図、第８図はこの発明によつてステータ・コイルの適切な巻
回を容易に行なうための心棒の配置を示す第１図のモー
タのステータ構体の一部の断面を示す図である。 22……磁束帰路板、23……被膜、26……コイル、28……
タブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁束帰路板とその上に組立てられたステー
タ・コイルとからなるステータ構体を有する平板状モー
タで使用され、上記磁束帰路板はその表面に沿って形成された電気的に
非導通の被膜を有する透磁性の材料からなり、上記磁束帰路板上の各ステータ・コイル位置にはそれぞ
れがオフセットされた曲がりを有する複数の突起状タブ
が設けられており、各ステータ・コイルの何ターンかは関連する複数の突起
状タブのオフセットされた曲がりの下に入り込んでお
り、それによって上記各ステータ・コイルは、上記タブ
と上記磁束帰路板の表面との間で上記ステータ・コイル
の何ターンかを捕捉することによって、上記磁束帰路板
に固定されている、コイル板構体。
【請求項２】コイルを受ける領域を有する板からなり、
該板はその表面に沿って形成された電気的に非導通の被
膜を有する透磁性の材料からなり、上記板のコイルを受ける領域にはそれぞれがオフセット
された曲がりを有する複数の突起状タブが設けられてお
り、上記コイルの何ターンかは上記突起状タブのオフセット
された曲がりの下に入り込んでおり、それによって上記
コイルは、上記タブと上記板の表面との間で上記コイル
の何ターンかを捕捉することによって、上記板に固定さ
れており、さらに、上記コイルの巻線を固めるための手段を有す
る、コイル板構体。