JPH10257742A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロータの回転位相を正確に検出する機能を有す
るモータを提供する。 【解決手段】配線基板上に回転自在に支持された円筒状
のロータヨークと、ロータヨークの内周面に固定された
リング状のマグネット２６と、配線基板上のリング状の
マグネット２６の内側に位置するように固定され鉄芯と
コイルとを有するステータとを備えるモータにおいて、
リング状のマグネット２６が、その内周面の着磁極隣界
線が螺旋形、且つその外周面の着磁隣界線が、その端部
の一部がマグネットの回転軸と平行な直線形である螺旋
形となるように着磁されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオカメ
ラの姿勢制御等の、光学機器一般を駆動する原動機とし
て用いられるブラシレスモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１０に示すように鉄芯１０
２とコイル１０４とを有するステータ１０６と、ロータ
としてのマグネット１０８を備えるブラシレスモータな
どにおいては、コギングの発生を抑制するために、マグ
ネット１０８をその回転軸１１０に平行なパターンで着
磁する代わりに、回転軸１１０に対して螺旋状のパター
ンで着磁する所謂スキュー着磁が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示す従来のモータにおいて、マグネット１１０にスキ
ュー着磁を行なった場合、図１２に示すホール素子１１
２の近辺において、磁界は３次元的に複雑な状態とな
り、ロータ１０８が回転したときのホール素子１１２の
出力信号も図１３に示すように歪んだ波形となる。この
とき、ホール素子１１２の出力信号１１４がゼロとなる
各極隣界点の位相θ1と実際のマグネット１０８の隣界
点θ0との関係を正確に示すことは困難で、誤差が生ず
る。即ち、マグネット１０８の実際の回転位相とホール
素子１１２の信号位相に誤差が生ずることとなる。

【０００４】図１４に示すように、マグネットをスキュ
ー着磁し、ロータヨーク１１４の下部にマグネットを部
分的に露出させ、その外側にホール素子１１２を配置し
た場合も、ホール素子１１２の近辺において、θ0とθ1
との関係に最大Δの誤差が発生する。

【０００５】図１５に示すように非螺旋部を持つ螺旋着
磁の場合、ホール素子が非螺旋部の極隣界上にあると
き、螺旋部からの磁束（矢印で示す）の影響を受けてホ
ール素子１１２の信号波形が歪むこととなる。

【０００６】こうしたθ0とθ1との誤差は、コイルのス
イッチングのタイミングに誤差を生じさせ、モータの連
続的なスイッチング回転に支障を来す場合がある。

【０００７】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、ロータの
回転位相を正確に検出する機能を有するモータを提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために本発明に係わるモータは、配線基
板上に回転自在に支持された円筒状のロータヨークと、
該ロータヨークの内周面に固定されたリング状のマグネ
ットと、前記配線基板上の前記リング状のマグネットの
内側に位置するように固定され鉄芯とコイルとを有する
ステータとを備えるモータにおいて、前記リング状のマ
グネットが、その内周面の着磁極隣界線が螺旋形、且つ
その外周面の着磁隣界線が、その端部の一部が前記マグ
ネットの回転軸と平行な直線形である螺旋形になるよう
に着磁されていることを特徴としている。

【０００９】また、この発明に係わるモータにおいて、
前記リング状のマグネットは、前記着磁隣界線が前記回
転軸と平行な直線形となっている部分が前記ロータヨー
クから露出するように、該ロータヨークに取り付けられ
ており、前記着磁隣界線が直線形となっている部分に対
向する様に、前記配線基板上に磁気検出素子が配置され
ていることを特徴としている。

【００１０】また、この発明に係わるモータにおいて、
前記磁気検出素子は、磁気的に前記マグネットの回転を
検出するホール素子であることを特徴としている。

【００１１】また、この発明に係わるモータにおいて、
前記配線基板とステータ間には、電気部品を取り付け可
能な空間が設けられていることを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
について、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】図１は、一実施形態のモータの構成を示す
側断面図である。

【００１４】図１において、モータ１０は、モータ１０
の基台となる電気基板１２と、この電気基板１２に固定
された円筒状の軸受け部材１４と、この軸受け部材１４
に固定された磁性体からなるステータヨーク１６と、こ
のステータヨーク１６に取り付けられたコイル１８と、
軸受け部材１４内に配置され、モータ１０の回転軸２０
を回転自在に支持するベアリング２２と、回転軸２０に
固定された略円筒状のロータヨーク２４と、ロータヨー
ク２４の内周面に固定されたリング状のロータマグネッ
ト２６と、電気基板１２上に固定され、ロータマグネッ
ト２６の回転位相を検出してコイル１８のスイッチング
を制御するための信号を出力するホール素子２８と、電
気基板１２上に配置され、コイル１８及びホール素子２
８等を外部の回路と接続するためのコネクタ３０とを備
えている。回転軸２０の下部には、Ｅリング３２が装着
されており、回転軸２０が上方に抜け出さないようにさ
れているとともに、上側のベアリング２２の外輪には、
軸受け部材１４に対してこの外輪部分を上方に付勢する
バネ３４が当接しており、回転軸２０の上下方向のガタ
を抑えるようになされている。また、ステータヨーク１
６とコイル１８とからなるステータ３６と電気基板１２
との間には空間３８が設けられており、例えば、ジャン
パー抵抗、チップ抵抗、コンデンサ等の電気部品４０が
配置できるようになされている。この空間３８は、電気
基板１２の上方に０.７ｍｍ以上の高さで形成されてお
り、この空間３８を利用して、必要に応じて上記の電気
部品４０を電気基板１２上にはんだ付けして配置するこ
とができる。また、ロータマグネット２６の下端部２６
ａは、ロータヨーク２４の下端部からＬ1だけ下方に突
出している。ホール素子２８は、この下方に突出したマ
グネットの下端部２６ａの外周面に対向するように配置
されている。

【００１５】図２は、本実施形態の特徴的な部分である
ロータマグネットの着磁パターンを示した図である。

【００１６】図２において、ロータマグネット２６の内
周面には、Ｓ極、Ｎ極の隣界線が螺旋状になるように、
所謂スキュー着磁がなされており、外周面には、Ｓ極、
Ｎ極の隣界線が、中央部では螺旋状であるが、その上下
の端部において、電気基板１２に対して垂直となるよう
に直線状の着磁がなされている。図３は、ロータマグネ
ット２６の着磁状態を、内周面と外周面を展開して示し
た図であり、図示したように、ロータマグネット２６の
外周面の中央部は、内周面と全く同じように螺旋状に着
磁されており、上下端部は直線状に着磁されている。そ
して、この直線状に着磁されている部分の上下方向の長
さは、図１において、ロータマグネット２６がロータヨ
ーク２４から突出している長さＬ1と一致している。

【００１７】このように、ロータマグネット２６の外周
面がその上下において、Ｓ極、Ｎ極の隣界線が直線状と
なるように着磁されている効果について説明する。

【００１８】例えば、ロータマグネット２６の外周面が
内周面と同様に螺旋状に着磁されていたとすると、図１
２に示すように、ホール素子２８の出力波形は既に述べ
たように歪み、ホール素子２８の出力が０となる各極隣
界点の位相θ1と実際のロータマグネット２６の隣界点
θ0との関係を正確に示すことは困難であり、図１４に
示すように最大Δの誤差が生ずることとなる。これに対
し、本実施形態のように、ロータヨーク２４から下方に
突出したマグネット２６の部分を直線状に着磁すれば、
ホール素子２８の出力波形は歪むことがなく、図３に示
すθ0とθ1の関係は、螺旋状着磁部の角度をα、螺旋状
着磁部の中心から直線状着磁部の上端までの距離をＬ2
とすると、 θ0＝θ1＋Ｌ2／ｔａｎα−Ｌ2／ｔａｎα＝θ1 として、明確に表現することができる。

【００１９】これにより、ホール素子２８の検出角度と
ロータマグネット２６の回転角度との間に誤差が無くな
り、ステータコイル１８のスイッチングタイミングを正
確に制御することができることとなる。

【００２０】次に、上記のように外周面に直線状の着磁
部を有するロータマグネットを着磁する方法について説
明する。

【００２１】図４は、ロータマグネット２６を着磁する
ときに、ロータマグネット２６の内周側に配置される着
磁用コイル５２を平面に展開して示した図である。

【００２２】着磁用コイル５２は、図４に示すように、
斜めの平行四辺形状に折り曲げられており、この着磁用
コイル５２にＡからＢに向かって電流を流すと、コイル
に囲まれた空間には、紙面に垂直に手前に向かう磁束と
向こう側に向かう磁束とが発生する。この着磁用コイル
５２を図５（ａ）,（ｃ）に示すように円柱状の鉄製の
ヨーク５４の外周部に埋めこんで配置し、その外周に図
５（ｂ）に示すようにマグネット２６を設置し、さらに
着磁用コイル５２に電流を流すことにより、マグネット
２６に隣界線が螺旋状になった磁極が交互に形成され
る。

【００２３】上記の図４に示す着磁用コイル５２は、従
来からある通常のスキュー着磁を行なうのに用いられる
ものであるが、本実施形態では、図６及び図７に示すよ
うな着磁用コイル５６を図４に示す着磁用コイル５２に
組合わせることにより、螺旋状の着磁部の上下に直線状
の着磁部を形成する。

【００２４】即ち、図６に示す着磁用コイル５６は、斜
めにされていない長方形状に折り曲げられており、この
着磁用コイル５６にａからｂに向かって電流を流すこと
により、コイルに囲まれた空間には、図４の場合と同様
に、紙面に垂直に手前に向かう磁束と向こう側に向かう
磁束とが発生する。この着磁用コイル５６を、図７に示
すようなリング状の鉄製のヨーク５８の内周面に埋めこ
んで配置する。そして、マグネット２６を着磁する場合
には、ヨーク５４をマグネット２６の内側に配置すると
ともに、ヨーク５８をマグネット２６の外側にマグネッ
ト２６との重なり高さがＬ1となるように配置し、着磁
用コイル５４,５６に電流を流すことによりマグネット
２６を着磁する。このとき、着磁用コイル５２と５６を
平面的に展開すると図９に示すようになり、これらのコ
イルが発生する磁束により、マグネット２６の外周面に
は、螺旋状に着磁された部分と高さＬ1の直線状に着磁
された部分が形成されることとなる。

【００２５】なお、図８においては、マグネット２６の
下部に配置する着磁用コイル５８しか示していないが、
着磁用コイル５８と同様の構成の着磁用コイルをマグネ
ット２６の上部にも配置することにより、図３に示すよ
うな上下に直線状の着磁部を有するマグネットを形成す
ることが可能である。

【００２６】以上説明したように上記の実施形態によれ
ば、ロータマグネットの螺旋状の着磁部の端部に直線状
の着磁部を形成することにより、ホール素子によるロー
タマグネットの回転位相の検出を正確に行なうことがで
き、ステータコイルのスイッチングのタイミングを正確
に制御することができる。

【００２７】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で、上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能
である。

【００２８】例えば、上記実施形態では、螺旋状の着磁
部の上下に直線状の着磁部を形成するように説明した
が、図１０に示すように、螺旋状の着磁部の下部のみに
直線状の着磁部を形成するようにしてもよい。この場合
には、直線状の着磁部を形成する着磁用コイル５８を、
図８に示すように、マグネット２６の下部のみに配置し
て着磁を行なえばよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロータマグネットの螺旋状の着磁部の端部に直線状の着
磁部を形成することにより、ホール素子によるロータマ
グネットの回転位相の検出を正確に行なうことができ、
ステータコイルのスイッチングのタイミングを正確に制
御することができる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態のモータの構成を示す側断面図であ
る。

【図２】着磁されたマグネットを示す斜視図である。

【図３】マグネットを平面的に展開して、磁極の隣界線
を示した図である。

【図４】螺旋状に着磁するコイルを平面的に展開して示
した図である。

【図５】図４に示すコイルをヨーク上に配置した様子を
示す図である。

【図６】直線状に着磁するコイルを平面的に展開して示
した図である。

【図７】図６に示すコイルをヨーク上に配置した様子を
示す図である。

【図８】着磁用コイルとマグネットの位置関係を示す図
である。

【図９】螺旋状に着磁するコイルと直線状に着磁するコ
イルを組合わせた様子を示した図である。

【図１０】磁石の着磁状態の他の例を示す図である。

【図１１】従来のモータの構成を示した図である。

【図１２】ロータマグネットとホール素子の位置関係を
示した図である。

【図１３】ホール素子の出力波形が歪む様子を示した図
である。

【図１４】ロータマグネットとホール素子の位置関係を
示した図である。

【図１５】ロータマグネットとホール素子の位置関係を
示した図である。

【符号の説明】

１０ モータ １２ 電気基板 １４ 軸受け部材 １６ ステータヨーク １８ ステータコイル ２０ 回転軸 ２２ ベアリング ２４ ロータヨーク ２６ ロータマグネット ２８ ホール素子 ３０ コネクタ ３２ Ｅリング ３４ バネ ３６ ステータ ３８ 空間 ４０ 電気部品 ５２,５６ 着磁用コイル ５４,５８ ヨーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線基板上に回転自在に支持された円筒
   状のロータヨークと、該ロータヨークの内周面に固定さ
   れたリング状のマグネットと、前記配線基板上の前記リ
   ング状のマグネットの内側に位置するように固定され鉄
   芯とコイルとを有するステータとを備えるモータにおい
   て、 前記リング状のマグネットが、その内周面の着磁極隣界
   線が螺旋形、且つその外周面の着磁隣界線が、その端部
   の一部が前記マグネットの回転軸と平行な直線形である
   螺旋形になるように着磁されていることを特徴とするモ
   ータ。
2. 【請求項２】 前記リング状のマグネットは、前記着磁
   隣界線が前記回転軸と平行な直線形となっている部分が
   前記ロータヨークから露出するように、該ロータヨーク
   に取り付けられており、前記着磁隣界線が直線形となっ
   ている部分に対向する様に、前記配線基板上に磁気検出
   素子が配置されていることを特徴とする請求項１に記載
   のモータ。
3. 【請求項３】 前記磁気検出素子は、磁気的に前記マグ
   ネットの回転を検出するホール素子であることを特徴と
   する請求項２に記載のモータ。
4. 【請求項４】 前記配線基板とステータ間には、電気部
   品を取り付け可能な空間が設けられていることを特徴と
   する請求項１に記載のモータ。