JPS5926786Y2 - モ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、回転軸に取付けられかつ磁性材料から成る回
転板と、この回転板に取付けられた永久磁石とから構成
された回転子を具備するモータに関へ特に、速度制御を
必要とする装置に使用されるモータ、或いは電機子コイ
ルの電流切換えを必要とするブラシレスモータ等に適用
して最適なものである。

一般に、定速回転をさせる必要のあるモータ（例えばテ
ープレコーダのキャプスタン駆動モータ、ＶＴＲのへラ
ドモータ等）にむいては、モータの回転速度を回転速度
検出装置によって検出し、この検出信号と、規定の回転
速度に対応した基準周波数信号とを比較して誤差信号を
形成し、この誤差信号に基いてモータが定速回転するよ
うに回転速度を制御している。

このような回転速度検出装置としては、リラクタンス変
化方式の交流タコジェネレータ、静電容量変化方式の回
転速度検出装置等が使用される。

このうち後者については、非常に構造が簡単であるので
、高精度の検出信号を得ることができ、また検出信号の
周波数を高くすることができるのでサーボ帯域を広くす
ることができる等の長所がある。

第１Ａ図は静電容量変化型の回転速度検出装置の原理を
示す軸方向の断面図である。

第１Ａ図において、回転体（図示せず）の回転軸１と共
に回転する絶縁物の回転円板２が回転速度検出のために
特別に設けられ、この回転円板２の外周囲に、その外周
縁に歯形が形成された導電体の回転リング３が嵌め込１
れている。

そしてこの回転リング３０周面（歯形面）に対向して、
回転リング３と実質的に同一形状の歯形が内周縁に形成
された第１及び第２の導電体の環状固定電極４，５が、
絶縁物のスペーサ６を挾んで配置されている。

このように構成すると、回転リング３と第１の固定電極
４との間の静電容量Ｃ１及び回転リング３と第２の固定
電極４との間の静電容量Ｃ２が、回転リング３と電極４
，５との夫々の歯形の山部と谷部との対向状態に応じて
変化する。

第１Ｂ図は第１Ａ図の回転速度検出装置の等価回路であ
って、回転軸１の回転速度に比例した検出信号を第１図
及び第２の固定電極４，５から得ることができる。

この場合、第１及び第２電極の歯形の山部の面積をＳ、
歯数をｎ１回転リング３と第１及び第２電極４，５との
キャップをｇとすると上記Ｃ１及びＣ２は、 となる。

そして回転軸１の回転によって生ずる第１と第２の固定
電極４，５との間の静電容量変化ＪＣは、第１Ｂ図の等
価回路から明らかなように、Ｃ１とＣ２との直列容量と
なるので、回転軸１の回転角速度をωとすると、 で表わされる容量変化が得られる。

上述のような静電容量変化型の回転速度検出装置におい
ては、その周縁に歯形が形成されている回転リング３ば
、回転軸１から電気的に絶縁されていなければならない
。

もしも電気的に絶縁されていなければ、回転リング３が
回転軸１を介してモータケース（接地電位）に接続され
る。

従って回転軸１とモータの軸受との接触抵抗が変化する
と、これによるノイズが回転リング３を介して第１及び
第２電極４，５に伝えられる。

この結果、第１及び第２電極４，５から得られる検出信
号にノイズが重畳する。

従って回転リング３は第１Ａ図に示すように、絶縁物の
回転円板２を介して回転軸１から絶縁する必要がある。

しかしこのように構成した場合、回転リング３の取り付
は精度が悪いと、回転リング３と第１及び第２電極４，
５とのキャップが変動して正確な検出信号が得られない
訃それがある。

また上述のような静電容量変化方式の回転速度検出装置
はその構造が簡単であるので、モータ内部にこのような
装置を組み込めば、その特徴をより生かすことができる
。

しかし第１Ａ図の構成の回転速度検出装置においては、
所定の振幅の検出信号を得るために上記Ｃ１及びＣ２の
変化分を成る程度大きくする必要があり、このため回転
リング３の厚さを厚くしなければならない。

また容量変化を電気信号に変換するために、第１及び第
２の固定電極４，５に高周波の搬送波を供給するが、電
極間のリーク電流を少なくするために電極間に挿入する
スペーサ６を所定以上厚くしなければならない。

従ってこのような回転速度検出装置をモータ内部に組み
込むようにした場合、モータの形状を太きくしなければ
ならない。

特にアキシャル・エアギャップ型のモータのように回転
軸方向の厚さの偏平化をその主要な設計目標とするよう
なものについては、回転速度検出装置の構成部品に要す
るスペースの分だけモータの軸方向の厚さを厚くしなけ
ればならないという問題点が生ずる。

本考案は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、
回転軸に取付けられかつ磁性材料から戒る回転板と、こ
の回転板に取付けられた永久磁石とから構成された回転
子を具備するモータにおいて、上記回転板を上記回転軸
から絶縁するためにこの回転板を絶縁部材を介して上記
回転軸に取付け、上記回転子の回転状態を検出するのに
用いる容量可変部を形成するために上記回転板の縁部に
回転状態検出用の所定ピッチの変形部分を設け、上記容
量可変部の回転軌跡に近接対向させて、回転軸方向のス
ペーサで互に絶縁された少くとも２つの第１及び第２の
固定電極を配設し、上記回転板を介して形成される上記
第１と第２の固定電極の間の静電容量が上記回転子の回
転に応じて変化するようにしたものである。

このように構成することによって、極めて簡単な構成で
回転体の回転状態を検出することができ、捷たモータの
偏平形状を実質的に変更することなく回転状態検出装置
をモータ内に組み込むことができるようにしている。

以上本考案による回転状態検出部を具備するモータの実
施例を図面を参照して説明する。

第２図は本考案をアキシャル・エアギャップ型のブラシ
レスモータに適用した一実施例を示す軸方向の縦断面図
である。

また第３図は第２図のＩｌ線の断面図である。

第２図において、絶縁物で構成された中央開口を有する
円板状の固定子板８がモータケース９゜１０の間に固定
されている。

ケース９，１０の中央部には夫々含油軸受１１，１２が
嵌装されている。

そしてモータ回転軸１３はこれらの軸受１１゜１２によ
って支持されている。

モータ回転軸１３は、、第２図に示すようにケース９の
外部に突出していて、この回転軸１３は例えばテープレ
コーダの直結駆動型キャプスタンとして使用される。

この回転軸１３には、永久磁石型の回転子が固定されて
いて、この回転子はＭ材料でもって形成された上下一対
の円板状のディスクヨーク１４，１５＞ｊ％構構成れて
いる。

これらのディスクヨーク１４．１５は、円筒状支持部材
１６の上端に夫々固定されている。

この場合、下側のディスクヨーク１５と支持部材１６と
は圧入かしめによって結合されている。

また上側ディスクヨーク１４と支持部材１６とは、モー
タ組立て時に、固定子板８かディスクヨーク１４と１５
との間に位置する状態でビス留めされる。

下側ディスクヨーク１５上には、回転軸１３と同心状に
配置された環状の永久磁石若しくは全体として回転軸と
同心状に配置された複数個の扇状永久磁石１７が接着等
の手段で固定されている。

そしてモータが組み立てられた状態では、上記永久磁石
１７及び上側ディスクヨーク１４は固定子板８に対して
軸方向に最小許容空隙を残して夫々対向している。

なあ・永久磁石１γは、第３図に示すように、その円周
に沿ってモータの極数に対応したＮＳ交互の着磁がなさ
れている。

寸た固定子板８の上記永久磁石１７と対向した部分には
、モータの相数に対応したリボン状の電機子コイル（図
示せず）が埋設されている。

従ってこれらのコイルを軸方向に貫通する磁路が、磁石
１７及び上側及び下側ディスクヨーク１４，１５によっ
て形成されている。

なお上記２つのディスクヨーク１４．１５を支持するた
めの上記支持部材１６は黄銅等の非磁性体で形成されて
いて、モータの回転トルクには実質的に関与しないもれ
磁束がこの支持部材１６を通過するのを極力少なくして
いる。

固定子板８には、ホール発電機（図示せず）等の回転子
の回転位相を検出する手段が設けられている。

この検出手段から得られるモータの相数に応じた検出信
号によって、各電機子コイルに流す励磁電流が順次切り
換えられ、このために回転トルクが生じて回転子が回転
する。

第２図及び第３図に示すように、下側ディスクヨーク１
５の外周縁のフランジ部には、回転速度検出用の歯形１
５ａが環状に形成されている。

捷たこのディスクヨーク１５と半径方向に対向して第１
及び第２の環状固定電極１８，１９が、絶縁物のスペー
サ２０を挾んだ状態で、下側ケース１０に固定されてい
る。

これらの第１及び第２の固定電極１８．１９のディスク
ヨーク１５の歯形１５ａと対向した内周縁には、この歯
形１５ａと実質的に同形の歯形１８ａ、１９ａが夫々環
状に形成されている。

従ってディスクヨーク１５と第１及び第２の固定電極１
８．１９とで第１Ａ図に示すような回転速度検出装置が
形成され、検出信号をこれらの電極１８．１９から得る
ことができるようになっている。

な卦回転子を回転軸１３に嵌め込み固定する際に、上記
ディスクヨーク１４，１５を支持する支持部材１６と回
転軸１３との間には、例えば合成樹脂等で成形された管
状絶縁部材２１が挿入される。

このため歯形１５ａを有するディスクヨーク１５と回転
軸１３とは、この絶縁部材２１によって電気的に絶縁さ
れる。

次に第４図は本考案の別の実施例を示すためのものであ
って、第２図と同一の部分には同一の符号を付して説明
を省略する。

第４図においては、第１及び第２の環状固定電極１８．
１９の間にディスクヨーク１５の歯形１５ａが挾１れた
状態になっている。

そして第１及び第２の固定電極１８．１９の夫々の歯形
１８ａ１９ａとディスクヨーク１５の歯形１５ａとは軸
方向に対向している。

この場合、夫々の歯の対向状態に応じて、第１電極１８
と第２電極１９との間の静電容量値が変化する。

即ち、歯形１８ａ。１９ａの山部と歯形１５ａの山部と
が対向したとき、第１及び第２電極１８．１９のギャッ
プがヨク１５の歯形１５ａの厚みの分だけ近接したのと
同等な効果を得ることができ、従ってディスクヨーク１
５の回転状態に応じた容量変化検出信号を上記第１及び
第２電極１８．１９から得ることができる。

以上本考案を上述の第１及び第２の実施例に基いて説明
したが、本考案の技術思想に基いて種々の変更が可能で
ある。

例えは、上述の第１及び第２の固定電極１８゜１９につ
いては、第１電極１８のみ第２図に示すようにディスク
ヨーク１５とは半径方向に対向していて、また第２電極
１９とディスクヨーク１５とは第４図に示すように軸方
向に対向するようにしてよい。

この場合、第２電極１９には必ずしも歯形が形成されて
いなくてもよ四そして面対向している第２電極１９とデ
ィスクヨーク１５との静電容量Ｃ２をＣ１より相当に大
きい一定の値にすれば、第２式でＡＣ−＝Ｃ１となるか
ら、容量変化、（Ｃを実質的に大きくすることができる
。

オた本考案は、回転位相検出装置及び回転速度・位相検
出装置を具備するモータについても適用可能である。

なお回転位相検出装置を具備するモータに適用する場合
には、第２図及び第４図のディスクヨーク１５は、その
周縁に速度検出用の歯形が形成されたものでなく、例え
ば１８θ間隔の所定巾の凹部、切欠き凸部等の変形部分
が形成されたものであってよい。

捷た第１捷たは第２の固定電極１Ｂ、１９の何れか一方
は、例えば６ｅ間隔に配置された３個の電極であってよ
い。

本考案は上述の如く、モータの回転子を構成する回転板
を絶縁部材を介して回転軸に取付け、この回転板の縁部
に、回転子の回転状態検出用の容量可変部を構成する変
形部分を設け、この容量可変部の回転軌跡に近接対向さ
せて配設した少くとも２つの第１及び第２の固定電極の
間から、回転子の回転に応じた静電容量変化を得るよう
にした。

故にモータの回転状態の検出信号を取り出すための特別
なブラシ機構等を必要とせずかつ各部品の形状も特に複
雑にする必要がないので、構造が簡単であり、また検出
信号の周波数を必要に応じて極めて大きくすることがで
きる。

捷た回転板を回転軸から電気的に絶縁しているので、ノ
イズ及びレベル変動のない検出信号を得ることができる
。

更に回転子を構成する回転板に容量可変部としての変形
部分を形成したので、余分な構成部品が不要となり、か
つモータの偏平形状を実質的に変更することなく、回転
状態検出装置をモータ内に組込むことができ、より偏平
でコンパクトなモータにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は静電容量変化型の回転速度検出装置の原理を
示す軸方向の断面図、第１Ｂ図は第１Ａ図の等他回路図
、第２図は本考案をアキシャル・エアギャップ型のブラ
シレスモータに適用した一実施例を示す軸方向の縦断面
図、第３図は第２図のＩ−１線断面図、第４図は本考案
の別の実施例を示す第２図と同様な縦断面図である。 なお図面に用いられている符号において、１は回転軸、
２は回転円板、１３は回転軸、１４はディスクヨーク、
１５はディスクヨーク、１５ａはディスクヨークの歯形
、１７は永久磁石、１８゜１９は固定電極、２１は絶縁
部材である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転軸に取付けられかつ磁性材料から戒る回転板と、こ
   の回転板に取付けられた永久磁石とから構成された回転
   子を具備するモータにおいて、上記回転板を上記回転軸
   から絶縁するためにこの回転板を絶縁部材を介して上記
   回転軸に取付け、上記回転子の回転状態を検出するのに
   用いる容量可変部を形成するために上記回転板の縁部に
   回転状態検出用の所定ピッチの変形部分を設け、上記容
   量可変部の回転軌跡に近接対向させて、回転軸方向のス
   ペーサで互に絶縁された少くとも２つの第１及び第２の
   固定電極を配設し、上記回転板を介して形成される上記
   第１と第２の固定電極の間の静電容量が上記回転子の回
   転に応じて変化するように構成したモータ。