JPH087824Y2 - 偏平型モータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は、例えば、Ｒ−DAT（ロータリーヘッド式
ディジタル・オーディオ・テープレコーダ）のリール駆
動用モータとして使用するのに好適な偏平型モータに関
し、特に、コッギングトルクの発生を抑えた偏平型モー
タに関する。

「従来の技術」 Ｒ−DAT、8mmVTR等の小型機器にあっては、機器の小
型軽量化が要求され、これに伴って、リール駆動モータ
等も小型、偏平化されている。

そのため、例えば、Ｒ−DATのリール駆動モータとし
ては、回転軸と平行な磁場を持つ偏平型モータ（アキシ
ャル・フラックス・モータ）がよく使用されている。

第12図は、その一例を示す従来例であって、第13巣に
その縦断面図を示すように、この偏平型モータＭは、回
転するシャフト１に軸支されたロータ２と、このロータ
２に対向するように配置されたステータコイル３とで構
成されている。

ロータ２には周知のように、その円周にＮ極およびＳ
極が着磁されたリング状のマグネット７が使用され、こ
れと所定の距離をもって対峙したプリント基板13上に
は、所定の角間隔を保持してｎ個、例えば６個のステー
タコイル３がその円周方向に配置されている。

この従来例では、リング状のマグネット７は、ロータ
ケース６の下面に取り付け固定されている。

このような偏平型モータＭにおいて、ロータ２と対向
して周波数発電気（FG）用の回転検出手段８が設けられ
る。

回転検出手段８は、ロータケース６の上面に取り付け
られた反射板９と、これと僅かばかりの距離を隔てて配
置されたインタラプタ（フォトインタラプタ）10とで構
成されている。30はインタラプタ10の取り付け基板であ
る。

反射板９には、放射状に所定の幅をもって濃淡の縞が
形成されている。

これに対して、インタラプタ10は、発光部と受光部が
一体化されて構成されており、発光部からの光のうち反
射板９によって反射された光を受光部で受光することに
よって、偏平型モータＭの回転が検出される。

「考案が解決しようとする課題」 ところで、上述の偏平型モータＭは、このように構成
されているので、以下のような偏平化を阻害する結果と
なっている。

すなわち、回転検出手段８として機能するインタラプ
タ10は、ロータ２の上面に所定の距離を隔てて配置され
ている関係上、偏平型モータＭを装置内に組み込むとき
には、このインタラプタ10のスペースを考慮する必要が
ある。

そのため、偏平型モータＭ自体の偏平化が阻害され、
Ｒ−DAT装置全体の小型偏平化に寄与できない。

そこで、この考案ではこのような従来の問題点を解決
したものであって、より偏平化を図ると共に、この偏平
化によって生ずるコッギングを防止した偏平型モータの
提供を目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 上述の課題を解決するため、この考案においては、回
転するシャフトに支承されたロータと、該ロータと対面
状態に配設されたステータコイルとからなる偏平型モー
タにおいて、複数のステータコイルが所定の間隙を保持
してプリント基板上に配設され、このプリント基板の下
面には磁気回路を構成するバックヨークが取り付けられ
ると共に、バックヨークとプリント基板を貫通する穴が
ステータコイルの巻線中空部内に位置するように穿設さ
れ、ステータコイルの巻線中空部内に望むように穴を貫
通してモータの回転検出手段が配設され、かつバックヨ
ークには回転検出手段を取り付ける穴と同心円上にコッ
キングトルクを抑制するための空穴が複数設けられたこ
とを特徴とするものである。

「作用」 この構成において、偏平型モータＭの能力を変更する
ことなく回転検出手段８がモータ本体に組み込まれ、回
転検出手段８を取り付けていたスペースが不要となり、
全体として偏平小型化がなされる。

さらに、フォトインタラプタを貫通させる有用穴に起
因するコッギングトルクが、同心円周上の空穴で発生す
るコッギングトルクで最小限に抑えられる。

「実施例」 続いて、この考案に係る偏平型モータの実施の一例と
して、Ｒ−DAT（ロータリーヘッド式ディジタル・オー
ディオ・テープレコーダ）にリール駆動用モータとして
設置する偏平型モータＭについて図面を参照して詳細に
説明する。

第１図および第２図において、偏平型モータＭは、回
転するシャフト１に支承されたロータ２と、そのロータ
２と対面状態に配設されたステータコイル３とから構成
されている。

ロータ２は、第１図で示すように、オイルレスメタル
４でシャフト１に連結されたハウジング５と、中心をハ
ウジング５に嵌合固定されたロータケース６と、ロータ
ケース６の下面に固定されたリング状のマグネット７と
からなっている。

上記のマグネット７は、周知のようにその円周にＮ極
およびＳ極が着磁されている。

このマグネット７の下面には、僅かな距離をもってス
テータコイル３が配設されている。

ステータコイル３は、巻回計状が略隅丸三角形となる
よう巻回されたもので、例えば第２図で示すように所定
の角間隔を保持してｎ個（実施例では６個）が円周方向
に配置されている。

また、この偏平型モータＭにおいて、回転数を検出す
る回転検出手段８が設けられている。

この回転検出手段８は、第３図で示すように、マグネ
ット７の下面に貼着された反射板９と、その反射板９と
僅かに距離を隔てて配設されたインタラプタ10とで構成
されている。反射板９には、放射状に所定の幅をもって
濃淡の縞を形成することもできる。

実施例のインタラプタ10は、フォトインタラプタで、
発光部と受光部が一体化されて構成されており、発光部
からの光のうち反射板９によって反射された光を受光部
で受光することによって、偏平型モータＭの回転数が検
出される。

上記のインタラプタ10は、第１図および第３図で示す
ように、メカシャーシ11、バックヨーク12、プリント基
板13の夫々に設けられた透孔（空穴）を貫通して配設さ
れると共に、１個のステータコイル３の巻線中空部内に
インタラプタ10が臨むように配設される。

バックヨーク12は、シャフト１を立設するボス14を嵌
合支承している。

ステータコイル３への貫通タイミングを決めるホール素
子15は、ステータコイル３内に配置され、ブラッシュレ
スモータを構成する。

16はホールベアリングで、ハウジング５を回転自在に
支承する。

このように、ステータコイル３の中空部内まで回転検出
手段８を臨ませることによって、偏平型モータＭの偏平
小型化が達成されるが、バックヨーク12に穿けた空穴で
ある有用穴12aの周辺においては、磁力線は第５図に示
すように、屈折しながらバックヨーク12に向かう。バッ
クヨーク12とロータ２間には、磁力線の引き合う力、即
ち、軸方向に作用する力のみではなく、モータの回転方
向および逆回転方向に作用する力が生じ、この力により
コッギングトルクを生じることとなる。

例えば、第６図に示すように、１個のマグネット７が
穴12a等の開いたバックヨーク12上を矢印の方向へ移動
する場合、穴12a等によってマグネット７に作用する力
を見ると、初め穴12aに近づくにつれて、左方向に力が
作用し、真上では力が零になる。そして、通り過ぎると
右方向の力が作用する。すなわち、磁界の強い所から弱
い所へ穴12aを遠ざけようとする力が作用する。ただ
し、穴の真上では作用する方向がバランスするため力は
零になる。第６図に示す力の大きさは、右方向を正、左
方向を負として表わしたものである。

第７図で示す３相８極６コイルの偏平型モータＭで
は、バックヨーク12に形成された１個の有用穴12aがあ
るが故に第８図のグラフで示すように、８極のマグネッ
ト７が１回転すると、８回ずつ±のトルクの大きな変動
が起きる。

このような大きなコッギングは、モータの振動やワウ
フラッタの原因となるので好ましくない。

よって、コッギングを抑える手段として、種々の研
究、実験の結果、第２図で示すように、バックヨーク12
に、前記の有用穴12aと同心円周上に同間隔（120°）で
同形状の空穴12b,12cを穿けた。この空穴12b,12cは、ス
テータコイル３と重合しない位置に穿設されている。

このように有用穴12aの他に、２個の空穴12b,12cをバ
ックヨーク12の同心円上に設ければ、これらによって発
生するコッギングトルクの和を理論上、零にすることが
できる。

その結果、第４図のグラフで示すようにコッギングト
ルクが従来の1/4程度まで減少した。この程度のトルク
変動はモータ回転に悪影響を及ぼさない。なお、空穴12
b,12cはステータなどの位置決めに用いたり、この空穴
内にホール素子等のセンサ類を配するようにしてもよ
い。

コッギングトルクについて、さらに詳しく説明する。

バックヨーク12に１個の有用穴12aのみが穿設されて
いるときに、この有用穴12aによって発生するロータ１
回転のコッギングトルクの波形をフーリエ級数によって
表わすと、 これに対し、有用穴12aの他に、２個の空穴12b,12cを
穿設したときのコッギングの波形（第９図）を同様に式
で表わすと、（２）式で示すようになる。

ここで、ｋ＝１のとき（基本波） T3（θ）＝A1・cosθ ＋A1・cos（θ＋２π/3） ＋A1・cos（θ＋４π/3） となり、これをベクトルで表わすと、第10図のようにな
る。

よって、ｋ＝１のとき、コッギングトルクT3（θ）＝
０となる。

ｋ＝２のとき（２次高調波） T3（θ）＝A2・cos2θ ＋A2・cos（２θ＋２・２π/3） ＋A2・cos（２θ＋２・４π/3） となり、これをベクトルで表わすと、第11図のようにな
る。

よって、ｋ＝２のとき、T3（θ）＝０となる。

しかし、ｋ＝３（３次高調波）の場合には、A3・cos3
θの成分が相殺されずに残留するから、T3（θ）≠０と
なる。これはｋ＝６でも同様である。従って、ｋ＝3n
（ｎ＝1,2,3,・・・）の場合にはコッギングトルクが零
にならないが、Ｋ＝3n（ｎ＝1,2,3,・・・）以外のとき
は、全て打ち消し合うため、コッギングトルクは全体と
して減少される。

なお、有用穴12aに対する空穴12b,12c等の個数及び位
置は適宜に選択される。

「考案の効果」 以上のように、この考案に係る偏平型モータは、回転
検出手段が偏平型モータ本体の内部に組み込まれたの
で、全体的に薄形となり、機器に省ベースで設置するこ
とができ、機器の小型軽量化が行える。

さらに、フォトインタラプタ等を貫通させるための有
用穴が原因で発生するコッギングトルクを解消するため
に、有用穴が穿設されたバックヨークに対し同心円周上
に同形状の空穴をさらに複数穿設したものである。これ
によって、コッギングトルクをモータの回転に悪影響を
与えない程度に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る偏平型モータの断面図、第２図
はステータコイルの平面図、第３図はインタラプタが貫
通設置された状態の拡大断面図、第４図はこの考案に係
る偏平型モータのロータが一回転した状態のコッギング
トルクを示す波形図、第５図は磁力線方向を示す説明
図、第６図はバックヨークの穴と磁力との関係を示す説
明図、第７図は空穴のないステータコイルの平面図、第
８図はそのコッギングトルク発生状態を示す波形図、第
９図は実施第１例における穴とコッギングトルクの関係
を示す曲線図、第10図および第11図はｋ＝1,k＝２のと
きのベクトル図、第12図は従来の偏平型モータの斜視
図、第13図はその断面図である。 Ｍ……偏平型モータ ２……ロータ ３……回転検出手段 ９……反射板 10……インタラプタ 12……バックヨーク 12a……有用穴 12b,12c……空穴

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するシャフトに支承されたロータと、
   該ロータと対面状態に配設されたステータコイルとから
   なる偏平型モータにおいて、 複数の上記ステータコイルが所定の間隙を保持してプリ
   ント基板上に配設され、このプリント基板の下面には磁
   気回路を構成するバックヨークが取り付けられると共
   に、 上記バックヨークとプリント基板を貫通する穴が上記ス
   テータコイルの巻線中空部内に位置するように穿設さ
   れ、 上記ステータコイルの巻線中空部内に望むように上記穴
   を貫通してモータの回転検出手段が配設され、かつ上記
   バックヨークには上記回転検出手段を取り付ける上記穴
   と同心円上にコッキングトルクを抑制するための空穴が
   複数設けられたことを特徴とする偏平型モータ。