JPH0777506B2 - モ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオテープレコーダやオーディオカセット
テープレコーダ、レコードプレーヤ等の映像・音響機器
に用いられるモータに関するものである。

従来の技術 従来のモータとして、たとえば、第４図に示すモータが
ある。

第４図は従来例の側断面図である。図において、このモ
ータ１は、第１の平面部２に複数の所定の極に着磁され
た円環状の永久磁石５と、上記第１の平面部２と所定の
間隔を有して対向し、電気配線部を有するところの、磁
性材料製の固定子平板６上に施された複数相の固定子巻
線７および前記永久磁石５の回転位置を検出するための
回転位置検出部８とを具備している。前記永久磁石５は
磁性材料からなるバックヨーク４に前記永久磁石５の第
２の平面部３を当接して固着されており、モータ軸９と
一体的に回転する。前記モータ軸９はモータ基板10に取
り付けられた軸受部材11に嵌合し、回転自在に軸承され
ている。また、前記固定子平板６上に設けられたスラス
ト受け材12に前記モータ軸９の端面部が当接し、前記永
久磁石５の磁力の吸引力によるスラスト荷重を前記スラ
スト受け材12にて受ける構成になっている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記のように構成された従来のモータ１
は、永久磁石５の磁力の吸引力によるスラスト荷重によ
りスラスト受け材12が激しく摩耗し、永久磁石５と固定
子平板６の空隙距離ｌがモータの運転時間の増加ととも
に短くなり、永久磁石５と固定子巻線７が接触し、モー
タ１の回転不良を引き起こすという問題があった。

また、前記永久磁石５と固定子平板６の空隙距離ｌが変
化するために、永久磁石５と前記固定子平板６との間に
形成される磁気回路のレラクタンスが変化し、前記固定
子巻線７に鎖交する磁束密度も変化するため、モータの
回転数−トルク特性を一定に保つのは困難であった。

また従来のモータ１から得ることのできる回転数−トル
ク特性は唯一であり、低速回転数で高トルクの特性と、
高速回転数で低トルクの特性を同時に得ることは困難で
あり、これを実現するためには２個のモータが必要であ
った。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、永久
磁石５のスラスト荷重によるスラスト受け材12の摩耗が
少なく、モータの回転数−トルク特性を一定に保つこと
のできる、もしくは１個のモータであるにもかかわら
ず、種々の回転数−トルク特性を有するモータを提供す
るものである。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決するために、本発明のモータは、モー
タ軸および、そのモータ軸と一体的に回転し、第１の平
面部に所定の極数の着磁が施され、第２の平面部に磁性
材料製のバックヨークが配された円環状または円板状の
永久磁石を含めてなる回転子と、その回転子の第１の平
面部に対向して固定子巻線が固定子平板上に施された固
定子と、前記モータ軸を回転摺動自在に支承する軸受部
材と、前記モータ軸の周囲に配設し前記回転子を前記モ
ータ軸方向に移動せしめる電磁石と、前記永久磁石の第
１の平面部と前記固定子平板との空隙距離を検出する空
隙距離検出手段と、その空隙距離検出手段により得られ
る電気信号に応じて前記電磁石の電磁力を変化させて前
記回転子をモータ軸方向に移動させる制御手段とを具備
したことを特徴とするものである。

作用 本発明は、前記した構成により、永久磁石のスラスト荷
重を低減するによりスラスト受け材の摩耗を少なくし、
モータの回転数−トルク特性を一定に保つことができる
のみならず、１個のモータであるにもかかわらず、種々
の回転数−トルク特性を有するモータを実現することが
できる。

実施例 以下、本発明の一実施例について第１図〜第３図を参照
しながら説明する。これらの図において、第４図で説明
したものと同じものについては同一の符号を付してい
る。

第１図は本発明の一実施例の側断面図である。第１図に
おいて、この一実施例のモータ13は、第１の平面部２に
所定の極数の着磁が施され、第２の平面部３には磁性材
料製のバックヨーク14が当接して固着されている円環状
または円板状の永久磁石５からなる回転子21と、前記第
１の平面部２に対向して固定子巻線７が磁性材料製の固
定子平板６上に施された固定子22を具備してなる。前記
回転子21と一体的に回転する磁性材料製のモータ軸15
は、前記固定子平板６に取り付けられた軸受部材16の軸
受16aならびに軸受16bに嵌合し、回転摺動自在に支承さ
れ、また前記バックヨーク14の一部は前記軸受部材16の
軸受16bに当接し、前記永久磁石５の磁力によって、そ
の永久磁石５と前記固定子平板６の間に発生する吸引力
によるスラスト荷重を前記軸受14bにて受けている。ま
た前記バックヨーク14の、前記永久磁石５の第２の平面
部３に当接した面の反対側の面の近傍であって、前記モ
ータ軸15の周囲に、コイル17が巻回された電磁石18が設
けられている。前記永久磁石５の第１の平面部２と前記
固定子平板６との空隙距離Ｌを検出する空隙距離検出手
段19は、前記固定子平板６上に設けられた、たとえば発
光ダイオードとフォトトランジスター等からなる発光受
光素子（図示せず）により構成され、前記永久磁石５の
第１の平面部２に光を反射させ、光量の変化を検知する
ことにより空隙距離Ｌを測定する。なお、前記空隙距離
検出手段19は、一次コイルと二次コイルを具備し、渦電
流を検出することにより空隙距離Ｌを測定する方式でも
よい。また前記空隙距離検出手段19は、ホール素子,MR
素子等の磁気感応素子を用いて構成し、前記永久磁石５
の磁気量の変化を検出することにより空隙距離Ｌを測定
する方式でもよい。制御手段20は比較回路20a,基準信号
発生基20b,電磁石駆動回路20cから構成され、前記空隙
距離検出手段19により得られる電気信号に応じて前記電
磁石18を駆動し、モータの特性を制御する。

たとえば、軸受部材16の軸受16bが摩耗し、永久磁石５
の第１の平面部２と固定子平板６との空隙距離Ｌが変化
したとき、その変化量は空隙距離検出手段19により電気
量となり、比較回路20aにてこの電気量と基準信号発生
器20bからの基準信号とが比較される。この比較出力が
電磁石駆動回路20cに出力され、その出力に応じて電圧
が前記電磁石駆動回路20cにより電磁石18に印加され
る。こうして前記電磁石18は電磁力を発生し、前記電磁
石18がモータ軸15を吸引することにより回転子21は所定
の空隙距離Ｌになるまで矢印ア方向に、軸受16aならび
に軸受16bに沿って移動する。したがって、たとえ永久
磁石５の第１の平面部２と固定子平板６との空隙距離Ｌ
が変化しても、空隙距離検出手段19と制御手段20によっ
て前記空隙距離Ｌは常時一定に保持され、モータの回転
数−トルク特性も一定に保たれるのである。

また、永久磁石５のスラスト荷重を低減することにより
軸受部材16の軸受16aの摩耗を低減するためには、モー
タ13が運転されている時は常時電磁石18に通電し、永久
磁石５の吸引力によるスラスト荷重の作用する方向と反
対方向（第１図中矢印ア方向）に回転子21を前記電磁石
18により常時吸引すればよい。このとき、前記電磁石18
の前記回転子21を吸引する吸引力を、前記永久磁石５の
吸引力によるスラスト荷重と等しくなるように空隙距離
検出手段19と制御手段20により設定すれば、軸受16aに
はスラスト荷重は全く作用せず、摩耗も起こり得ない。
この場合も空隙距離検出手段19と制御手段20の上記した
構成により、空隙距離Ｌを常時一定に保持することがで
きるのは言うまでもない。

第２図は同実施例の制御手段により回転子をモータ軸方
向に移動させた時の側断面図、第３図は同実施例の回転
数−トルク特性図である。本実施例のモータ13の回転数
−トルク特性を変化させる方法について以下に述べる。

あらかじめ複数の、永久磁石５の第１の平面部２の固定
子平板６との空隙距離Ｌに対応した基準信号を、制御手
段20の基準信号発生器20bに設定しておく。ある空隙距
離Ｌを得る場合、その空隙距離Ｌに対応した基準信号発
生器20bの基準信号を選択する。空隙距離検出手段19に
より得られる電気量と前記選択した基準信号は比較回路
20aにて比較され、この比較出力は電磁石駆動回路20cに
出力され、この出力に応じて電磁石18が永久磁石５の第
１の平面部２と固定子平板６との空隙距離Ｌが所望する
距離になるまで駆動されるのである。モータ13に印加さ
れる電圧が一定である場合において、第３図の傾斜線Ａ
は永久磁石５の第１の平面部２と固定子平板６との空隙
距離がＬである場合の回転数−トルク特性を示す。今、
前記空隙距離検出手段19と制御手段20により電磁石18を
動作させ、回転子21を軸受16a,16bに沿って移動させる
ことにより空隙距離を1.5Lに変化させたとき、モータ13
の回転数−トルク特性は第３図傾斜線Ｂに示すように、
無負荷回転数が大きく、起動トルクが小さいものとな
る。つまり、永久磁石５と磁性材料の固定子平板６との
間に形成される磁気回路のレラクタンスが高い値となる
ことにより固定子巻線７に鎖交する磁束が減少し、モー
タ13に流れる単位電流当りに発生するトルクが小さくな
る反面、モータ13の無負荷回転数が大きくなるのであ
る。さらに、前記制御手段20により前記電磁石18に電圧
を印加し、第２図に示すように、空隙距離を2.0Lに変化
させたとき、モータ13の回転数−トルク特性は第３図傾
斜線Ｃに示すように、無負荷回転数がさらに大きく、起
動トルクがさらに小さいものとなる。このように複数
の、永久磁石５の第１の平面部２と固定子平板６との空
隙距離Ｌに対応した基準信号をあらかじめ制御手段20の
基準信号発生器20bに設定しておき、用途に応じて前記
空隙距離Ｌを電磁石18により自在に変化させることによ
り、本実施例のモータ13は１個のモータであるにもかか
わらず、種々の回転数−トルク特性を得ることができ
る。

発明の効果 以上のように本発明は、モータ軸および、そのモータ軸
と一体的に回転し、第１の平面部に所定の極数の着磁が
施され、第２の平面部に磁性材料製のバックヨークが配
された円環状または円板状の永久磁石を含めてなる回転
子と、その回転子の第１の平面部に対向して固定子巻線
が固定子平板上に施された固定子と、前記モータ軸を回
転摺動自在に支承する軸受部材と、前記モータ軸の周囲
に配設し前記回転子を前記モータ軸方向に移動せしめる
電磁石と、前記永久磁石の第１の平面部と前記固定子平
板との空隙距離を検出する空隙距離検出手段と、その空
隙距離検出手段により得られる電気信号に応じて前記電
磁石の電磁力を変化させて前記回転子をモータ軸方向に
移動させる制御手段とを具備しているので、 （１） スラスト荷重により軸受が摩耗し、永久磁石と
固定子平板の空隙距離が変化してもモータの回転数−ト
ルク特性を一定に保つことができる。

（２） 永久磁石に起因するスラスト荷重による軸受の
摩耗を小さくすることができる。

（３） １個のモータであるにもかかわらず、種々の回
転数−トルク特性を有するモータを実現することができ
る。

という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側断面図、第２図は同実施
例の制御手段により回転子をモータ軸方向に移動させた
時の側断面図、第３図は同実施例の回転数−トルク特性
図、第４図は従来例のモータの側断面図である。 ５……永久磁石、７……固定子巻線、15……モータ軸、
16……軸受部材、18……電磁石、19……空隙距離検出手
段、20……制御手段、21……回転子、22……固定子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ軸および、そのモータ軸と一体的に
   回転し、第１の平面部に所定の極数の着磁が施され、第
   ２の平面部に磁性材料製のバックヨークが配された円環
   状または円板状の永久磁石を含めてなる回転子と、その
   回転子の第１の平面部に対向して固定子巻線が固定子平
   板上に施された固定子と、前記モータ軸を回転摺動自在
   に支承する軸受部材と、前記モータ軸の周囲に配設し前
   記回転子を前記モータ軸方向に移動せしめる電磁石と、
   前記永久磁石の第１の平面部と前記固定子平板との空隙
   距離を検出する空隙距離検出手段と、その空隙距離検出
   手段により得られる電気信号に応じて前記電磁石の電磁
   力を変化させて前記回転子をモータ軸方向に移動させる
   制御手段とを具備したことを特徴とするモータ。