JPS5931303B2 - 無接点モ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばレコードプレーヤのターンテーブル直
結モータに適用して好適な無接点モータの改良に係わる
。

従来のレコードプレーヤにおいては、その回転伝達部材
としてゴム製のアイドラやベルト等を使用したために加
工精度が悪く、回転むらの原因になる欠点を有する点に
かんがみ、ターンテーブルに駆動モータの回転軸を直結
することにより以上の欠点を除去するようにしていた。

したがってこの直結駆動モータの回転数はレコードの定
格回転数たる３３−！−ｒｐｍ又は４５ｒｐｍと極めて
小さいので、モータのロータの外径は高速用モータのロ
ータに比較して大きくなり、かつロータの廻りに配設さ
れたステータは長大となる。

−その結果、巻線が多くなって作業工数が増加するため
、作業工数上不合理であった。

そのため改良案として、ロータの僅かな回転角にのみス
テータを配設して、巻線及び作業工数を減少するように
している。

しかしながら、このような構造のモータにおいては、逐
次巻線電流が流されて電流と磁極との間でフレミング左
手の法則による力が働く結果、回転トルクのみならず遠
心力が働くが、この遠心力は逐次力の方向が変わるため
、回転軸を振動させてしまい、ターンテーブル本来の機
能すなわち円滑な回転を得ることができない欠点を有す
る。

本発明は以上の点にかんがみ、以下に示すような構成を
採ることにより、この種の無接点モータに働く回転軸の
振動等をできるだけ防止するようにしたものである。

以下本発明無接点モータをターンテーブル直結モータに
適用した具体例について図面を参照しながら詳細に説明
しよう。

第１図はターンテーブル直結モータがプレーヤ・キャビ
ネットに取り付けられている状態を示した本発明の一態
様を示す中央縦断面図である。

この図において、１は無刷子型の直流モータを示し、こ
の直流モーターは、エンドブラケット兼用の上下のケー
シング２，３と、回転軸４に取り付けられたロータ５と
より構成される。

下部ケーシング３はプレーヤ・キャビネット６に取り付
けられる。

上部ケーシング２は下部ケーシング３に嵌合され、下部
ケーシング３と共に回転軸４の上下端を支承している。

一方、ロータ５は、カップ型の本体７の外周面に第２図
に示すような配置関係とした磁界を発生する環状の永久
磁石８が規則的に隣設されている。

この永久磁石８は円周上１２波長（λ）に相当する着磁
がなされているゴム製磁石である。

９は回転軸４を軸支する上下の軸受、１０は回転軸４に
直結されたターンテーブルを夫々示している。

下部ケーシング３には、ロータ５の着磁面に対向するよ
うに円弧状コア１１に複数組のコイルが巻装された一対
のステータ１２Ａ、１２Ｂが取り付けられている。

これらステータ１２Ａ、１２Ｂは第２図に示す如く、ロ
ータ５の回転軸２に対して互に軸対称位置に配置されて
いる。

すなわちステータ１２Ａ、１２Ｂの円弧状コア１１ａ、
１１ｂは、ロータ５の廻りに全周に亘って配設するので
はなく、ロータ５の一部に対向するようにし、かつ一対
の円弧状コア１１ａ、１１ｂが軸対称関係となるように
配設されている。

しかもこの第１及び第２の円弧状コア１１ ａ、１ ｌ
ｂの両端部１１ｃ１１１ｄは第３図に示す如く、斜状
に切断されて直線状の勾配が形成されている。

この勾配が設けられた夫々の端部１１ｃ、１１ｄの長さ
は、ロータ２の永久磁石８の着磁（鎖交磁束）の１波長
又はその整、数倍に設定している。

円弧状コア１１ａ。１１ｂの材料としては、軟鉄などの
軟磁性材料が用いられ、予め板状の軟鉄を平行四辺形状
に切断し、その後第３図に示す如く、所定のロータ２の
外径に対応する円弧状に成形して円弧状コア１１ａ、１
１ｂを製作する。

なお、円弧状コアの平面形状は、例示以外に台形状にし
てもよく、上下が反対の形状にして用いることもさしつ
かえない。

一方、夫々の円弧状コア１１ａ、１１ｂには絶縁材で構
成されたステータコイル用ボビン１５及びこのボビン１
５上に巻回されたステータコイル巻線１４が取り付けら
れている（第１図及び第２図参照）。

ステータコイル巻線１４は一対の円弧状コアＩｌａ、１
１ｂに対して３相結線とし、各々６個のボビン１５に巻
線されている。

すなわち、第１のステータ巻線１４Ａは、まず第１の円
弧状コアＩｌａの側の第１のボビン１５ａに巻回され、
次に第４のボビン１５ｄに、更に第２の円弧状コア１１
ｂの側の第１のボビン１５ｇ１及び第４のボビン１５ｊ
に夫々巻回されている。

第２及び第３のステータ巻線１４Ｂ、１４Ｃも第１のス
テータ巻線１４Ａの巻回に準じて夫々巻回される。

そしてロータ５の永久磁石８の鎖交磁束の１波長（λ）
に対して第１、第２及び第３のステータ巻線１４Ａ、１
４Ｂ、１４Ｃの全てが対応するようにし、したがって夫
々のボビン１５の位置はその関係に設定される。

以上の如き配置関係とした結果、第１のステータ巻線１
４Ａは夫々異なった４つの異なる位置から生ずる磁束が
得られ、しかも４個のボビン１５ａ、１５ｄ、１５ｇ、
１５ｊに巻回されたコイルに位置する４つの磁束は互に
軸対称の関係にある。

なお、第２及び第３のステータ巻線１４Ｂ、１４Ｃも図
に示す如く同様の関係に構成される。

ステータコイル用ボビン１５は、第４図に示すように、
そのボビン１５に予めコイル１４を巻装しておき、しか
る後円弧状コア１１に挿入固定されるため、その材料を
フレキシブルな材料例えば可撓性合成樹脂材により形成
される。

具体的には０．２〜３ｍｍの厚さを有する長方形の連結
板１６に既述した如き間隔を保持してコ字状ボビン１５
ａ〜１５ｆが固定されているものである。

連結板１６の長さは、円弧状コア１１に挿入一体化する
場合に、第３図に示すように勾配が設けられた両端部１
１ｃ及び１１ｄにかからないように設定し、その幅は円
弧状コア１１の幅とほぼ同一に設定している。

コ字状ボビン１５は第４図に示す如く、コイル１４を巻
回するための上下の支持体１１及び連結板１６を利用し
た側体及びその両端に設けたつば体１８より構成され、
上下の支持体１７によってコイル巻線１４を整層的に巻
回することができるようにしたものである。

つば体１８の立上り部１８ａは、これを含む連結板１６
と円弧状コア１１とが一体となったステータ１２を下部
ケーシング３に取り付けるために、つば体１８の他の部
分より長めに形成されている。

そして第１図に示すように、その立上り部１８ａを下部
ケーシング３の溝３ａに差込んで固持するようになされ
る。

第１図において２０は位置検出素子を示し、これは無接
点型直流モータの回転制御を行なうために設けられ、そ
の制御に基づいて第１〜第３のステータコイル巻線に順
次電流を加えるようになすものである。

この位置検出素子２０は例えば３個のホール素子で構成
され、第１〜第３の素子２０ａ１２０ｂ、２０ｃ力加−
夕５の環状磁石８の下面に対応する如く下部ケーシング
３に植込まれている。

そして各素子２０ａ、２０ｂ、２Ｑｃの間隔は夫々λ／
３毎に位置設定されている（但し、λ一環状永久磁石８
の１波長）。

これらの素子２０ａ。２０ｂ、２０ｃと第１〜第３のス
テータコイル巻線１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃとの関係は、
第１のステータコイル巻線１４Ａの対面に回転磁石８の
Ｎ極が到来したとき、第１の素子２０ａの対面にもＮ極
が到来する如き関係とし、第２のステータコイル巻線１
４Ｂと第２の素子２０ｂ１第３のステータコイル巻線１
４Ｃと第３の素子２０ｃも同様の関係とする。

各ホール素子２０ａ、２０ｂ。２０ｃが、λ／３に相当
する時間だけＮ極の磁束を拾うためには、第５図に示す
如く、環状磁石８の下面にλ力に相当する切欠き２１が
形成された薄鋼板よりなる輪板２２を貼着して行なう。

すなわちその切欠き２１は、磁石８のＮ極の磁束が発生
する位置にのみ設けるようにする。

なお第１〜第３のステータコイル巻線１４Ａ、１４Ｂ、
１４Ｃの他方は互に接続され、電源供給端子２３に接続
される。

したがって、第１の巻線１４Ａには、その対面をＮ極が
通過する時間のうち、λ乃に相当する時間だけ電流が供
給される。

換言すれば、第１の素子２０ａに対して回転磁石８のＮ
極が通過する時間のうち、稀に相当する時間だけ、Ｎ極
を拾い出力電圧を発生させることになる。

この出力電圧は第１の駆動回路２４Ａに導ひかれ、その
回路２４Ａの作動によって第１のステータ巻線１４Ａに
電流が供給されることになるので、ロータ５はフレミン
グ左手の法則による力によって回転される。

したがって、第１の素子２０ａがλ凶に相当する時間だ
け動作した後、引きつづき第２の素子２０ｂが次のλ／
３に相当する時間だけ動作し、更に第３の素子２０ｃが
次のλ／３に相当する時間だけ動作して結局回転が持続
される。

なお、各素子に作用する漏洩磁束は、切欠き部分のＮ極
の磁束だけであり、他の４へλに相当する部分では、輪
板２２で磁路が閉じられており、漏洩磁束は発生しえな
い。

第１のステータコイル巻線１４Ａ及び第１の素子２０ａ
に接続された第１の駆動回路２４Ａは次のように動作す
る。

まず第１の素子２０ａが輪板２２の切欠き２１に対応せ
ずＮ極束を拾っていないときにおける第１の素子２０ａ
の出力は、所定の電圧にバイアスされた状態となる（電
源を例えば１２Ｖとすると、出力は６Ｖ）。

このときトランジスタＱ２のベース電圧をバイアス電圧
より微少電圧だけ高い関係に設定しておくことによりト
ランジスタＱ１が不導通、トランジスタＱ２が導通状態
となる。

このときトランジスタＱ３はベース電圧が得られず、不
導通状態である。

したがって、出力トランジスタＱ４もベース電圧が得ら
れず不導通状態となり、結局、第１のステータコイル巻
線１４Ａには電流が供給されない。

次に、ロータ（磁石）が回転して切欠き２１の部分が第
１の素子２０ａに対応したときは、出力電圧が生じ、そ
のバイアス電圧より高い電圧がトランジスタＱ１ に供
給される。

したがってトランジスタＱ１は導通状態となり、トラン
ジスタＱ２が不導通状態となる。

このときトランジスタＱ１のコレクタ電圧が下がり、ト
ランジスタＱ３のベース電流が生じて導通状態となる。

したがって、トランジスタＱ３のコレクタ電圧が発生し
て出力トランジスタＱ４のベース電流が生じることによ
り第１のステータコイル巻線１４Ａに電流が供給される
。

なお、第２のステータコイル巻線１４Ｂ及び第２の素子
２０ｂに接続された第２の駆動回路２４Ｂ１および第３
のステータコイル巻線１４Ｃ及び第３の素子２０ｃに接
続された第３の駆動回路２４Ｃは、第１の駆動回路２４
Ａとほぼ同様に構成され、同様の動作を行なう。

この場合、第１のステータコイル巻線１４Ａ１第２のス
テータコイル巻線１４Ｂ１第３のステータコイル巻線１
４Ｃに次々に時分割された電流が供給される結果、第３
のステータコイル巻線１４Ｃから第１のステータコイル
巻線１４Ａへの電流供給は直ちに行なわれる。

しかも第１のステータ１２Ａ及び第２のステータ１２Ｂ
との間に広い無磁場が存在しているので、ロータ５の１
回転中にはトルクむらが発生し、よって回転軸４の微少
な振動を誘起することになる。

しかしながら、各ステータ１２Ａ、１２Ｂの円弧状コア
１１ａ、１１ｂの両端部１１ｃ、１１ｄが斜状に形成さ
れかつその長さが磁石８の鎖交磁束の１波長又はその整
数倍に設定されているので、第３のステータコイル巻線
１４Ｃへの電流供給時では各円弧状コア１１ ａ 。

１１ｂの両端部１１ｃ、ｌｌｄにもそれに伴なう磁場が
形成され、かつその磁場領域は漸次減少して消失し、し
かる後第１のステータコイル巻線１４Ａへの電流供給が
行なわれることにより、それに伴なう磁場の領域が漸次
増大する如く変化するため、ロータ５の１回転中におけ
る微少なトルクむらはほとんど防止されることになる。

しかも、円弧状コア１１ａ、１１ｂの両端部１１ｃ、１
１ｄの長さに上述の如くに設定したことにより、円弧状
コア、１１ａ、１１ｂに形成された磁場の長さが回転磁
石８に形成された鎖交磁束の整数倍に完全に対応するの
で、磁気的エネルギーの漏洩はほとんどなくなり、結局
、ロータ５の回転トルクの脈動変化を極小とすることが
できる。

以上説明した如く本発明によれば、無接点モータのステ
ータ巻線が巻回された円弧状コアをロータの回転軸に対
して軸対称位置に設けると共に、円弧状コアの両端部に
勾配を設けたので、ロータのトルクむらの発生を最小限
に抑えることができる。

したがって、回転軸の微小な振動を許容範囲内に置くこ
とができ、結局このモータをターンテーブル直結型モー
タとして使用する場合にはターンテーブルのワウフラッ
タを極力抑制することが可能となり、電気的・機械的性
能を維持することができる。

更にその円弧状コアの両端部の勾配の長さを回転磁石の
鎖交磁束の１波長又はその整数倍に設定するようにした
ので、磁気的エネルギーの漏洩を防止し、ロータの回転
トルクの脈動変化を極小とすることができる。

なお上述の具体例の説明において、インナーロータ型モ
ータの説明に依拠したが、アウタロータ型モータにも適
用しうろことは容易に理解される。

また位置検出素子及び駆動方法は同様例示的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はターンテーブル直結無刷子型直流モータの一例
を示す縦断面図、第２図はロータ及びステータの配置及
びモータの駆動回路の説明に供する線図、第３図は円弧
状コアの例を示す斜視図、第４図はステータコイル用ボ
ビンの例を示す一部破断斜視図、第５図は回転磁石及び
位置検出素子の関係を示す下面図である。 １は無刷子型直流モータ、４はその回転軸、５はロータ
、８は永久磁石、１１は円弧状コア、１２Ａ、１２Ｂは
夫々ステータ、１１ｃ、１１ｄは夫々その両端部、１４
はステータコイル、２０は位置検出素子、２１は切欠き
、２２は輪板、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは夫々駆動回路
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円周方向に順次具なる環状磁石を有するロータと、
   該ロータの着磁面に対向する如く配された円弧状コアに
   複数組のコイルが巻装されたステータとを有し、上記複
   数組のコイルに上記ロータの回転位置に応じて通電する
   ようにした無接点モータにおいて、上記円弧状コアを上
   記ロータの回転軸に対して対称位置に設けると共に、上
   記円弧状コアの両端部に夫々上記環状磁石の鎖交磁束の
   １波長又はその整数倍の長さの勾配を設けてなる無接点
   モータ。