JPS6046635B2 - 小型回転電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はロータに設けられるリング状永久磁石の端
面に回転速度検出用の多数極着磁を施こす小型回転電機
の改良に関するものである。

近年、回転体を直接駆動するモータは減速機等の動力
仲介機構を必要としないため、回転むら、振動および雑
音が少ないこと、耐久年数が長い等の長所があるためレ
コードプレーヤ、テープレコーダ、ビデオプレーヤ等の
音響、影像機器並びに測定機器等に広く利用されるよう
になつてきた。

この種の小型回転電機として、従来回転駆動用に数極
の着磁を施した等方性リング状フェライト磁石をロータ
として回転軸と一体のロータハウジング内に固定し、そ
の内側にコイルを巻回した駆動用ステータを配し、さら
に上記リング状フェライト磁石の軸方向端面に上記回転
駆動用着磁に比較して十分小さい多数極（数十〜数百極
）の着磁を施こし、回転速度検出用の信号を得るものが
ある。しカルながら、この従来のタイプの回転電機を更
に回転むら、振動を更に少なくした耐久年数の長い高性
能モータが要求され、特に直接駆動型回転電機として起
動及び回転トルクのより大きい回転電機が切望されてい
る。この発明は上記の点に鑑み成されたもので、ロータ
の磁石として現在まで使用されていない異方性磁石を利
用することにより、より起動及び回転トルクを増大させ
ると共に、異方性磁石を採用することによつて波生する
回転位置検出並びに回転速度検出に関する問題、回転む
らに関する問題等を有効に解決しようとするものである
。

以下図面と共にその一実施例を説明する。

１は回転軸で中間部に後述するロータ磁石構造を持つカ
ップ状のロータハウジング２が固定されており、ステー
タベース３にオイルレスメタルからなるラジアル軸受４
並びにボール・スラスト受５で回転可能に支持されてい
る。

ロータ磁石構造は１２０度ずつに分割された３個の円弧
状をした異方性フェライト磁石６を導磁性体からなる補
助リング７内で円筒状に固定し、それをロータハウジン
グ２内に固定し、さらに上記異方性フェライト磁石６の
下側端に円板状の等方性フェライトリング磁石８を固定
することにより構成されている。異方性磁石６は図に示
す如く回転軸１を中心とした半径方向に磁束密度が大と
なるような方向性を持ち、従来の等方性磁石に比較して
約２倍の磁束密度を得ることができるが、回転軸１の軸
に平行な方向に関しては約１１２の磁束密度となる。そ
して異方性磁石６はこの実施例においては１２０度に分
割された扇状の異方性磁石６を３個組み合わせることに
より円筒形とし、そこへ６極の磁極が着磁されている。
なお、異方性磁石６は原子配列が円中心に向き、かつい
ずれの場所でも均一に配向させるためにその製造上，特
性状，コスト上の点を考慮し、好適な形状として１２０
度をなす扇状の異方性磁石６を３個使用したが、適度な
分割又は一体の円筒形状の異方性磁石を使用しても良い
。また、分割した異方性磁石６を使用する場合には、導
磁性体からなる補助リング７にあらかじめはめ一込んで
円筒形状に組み立てた後、ロータハウジング２に組み込
むことにより製造が容易となり不良率を低下させること
ができる。なお、分割した異方性磁石の対接面はできる
だけ近接させて、対接面における磁束の急激な変化とな
る間隙を小さくすることが良い。さらに、補助リング７
は導磁性材料からなつているため、磁束をショートさせ
、内面ての磁束効率を上けると共に漏洩磁束の防止をも
兼ねている。異方性磁石６の下端面に設けられた薄型の
等方性リング磁石８は一例として約２瓢の厚さの円板状
のフェライト磁石を使用し、円周方向に２００極の着磁
がなされている。この等方性リング磁石８の下側のステ
ータベース上には等方性磁石８より発せられる磁束のう
ち、異方性磁石６の磁束密度の大なる方向と直角な方向
の磁束を主に受けるように等方性磁石８と対向してロー
タの回転速度を検出するための第４図に示すような公知
の基板にコイルが印刷された回転速度検出装置１０が設
けられている。なお、この検出装置としては上記リング
磁石８の磁気を検出して働く公知の磁電変換手段を使用
することができる。１１は異方性磁石６に近接した突出
部を持つアマチュアコアで、そこには駆動用コイル１２
が巻回され、公知のステータ構造を構成し、ネジにより
ステータベース３に固定されている。

１３は異方性磁石６の内側であつてその端面に近接して
配置された、例えばホール素子等の磁電変換素子からな
る回転位置検出装置で、ステータベース３上に複数個設
けられており、異方性磁石６に着磁された磁束を検出し
、図示しない制御回路により複数の駆動コイル１２をス
イッチングさせる働きをする。

以上の構成により、上記回転軸１，ロータ磁石構造を含
むロータは回転位置検出装置１３によるロータの異方性
磁石６の磁束を検出することにより複数の駆動コイル１
２への電流をスイッチングすることにより回転駆動され
、異方性磁石６の端面に設けられた等方性磁石８の磁束
の変化を回転速度検出装置１０により検出し、電流を制
御してロータの回転を一定に維持する。

本発明は、モータの起動トルク並びに回転トルクを向上
させるために異方性磁石を採用することにより、上記モ
ータのトルクを約３０〜４０％向上させることができ、
さらに本発明は異方性磁石の端面に回転速度検出用の円
板形状の異方性磁石を設けるとともに、異方性磁石の原
子配向方向に９０度の即ち回転軸と平行な方向て回転速
度を検出するため、回転駆動用の異方性磁石による影響
が少ないことも相まつて回転速度検出を有効に行なうこ
とができる。

また、回転速度検出用に円板状の等方性磁石を使用した
ため、この等方性磁石による回転磁束即ち異方性磁石に
対する影響は従来の等方性磁石だけでロータ磁気構造を
構成した場合に比較して１１２となり、ロータの回転は
より精確さを極めることがてきる。換言すれば回転用磁
石と速度検出用磁石の磁束の相対的関係が、回転軸と直
角な方向においては回転用磁石の磁束が大となり、回転
軸と平行な方向においては速度検出用磁石の磁束が大と
なる。すなわち小型回転電機の高さをできるだけ小さく
する必要があるところから、回転用磁石の高さを大きく
することができないので、回転位置検出装置の取付位置
は回転用磁石の磁束のみならす、速度検出用磁石の磁束
の影響をも若干受ける位置とならざるを得ないが、速度
検出用磁石として異方性磁石を用いた場合においては、
その方向性を回転軸と直交する方向とすると速度検出の
ための磁束が不充分となり、その方向性を回転軸と平行
な方向とすると、回転用磁石の磁束との間に干渉が起こ
つて回転用磁石の磁束分布が歪み、回転ムラ、ＳＮの劣
化等の原因となるはかりてなく、速度検出用磁石の磁束
分布も歪んで正確な位置検出が困難となる。そこで回転
用磁石は異方性として充分な起動、回転トルクを得るも
、速度検出用磁石は等方性とすることにより回転ムラ、
ＳＮの劣化等を防止すると共に、正確な位置検出が可能
となる。また、さらに駆動用異方性磁石を複数の扇状異
方性磁石を組み合わせて円筒形状とした場合にあつても
、その端部に設けた円板形状の等方性磁石に多数の極を
着磁しその磁束を検出して回転速度を検出するため、そ
れぞれの異方性磁石の接合部によつて作られる磁気的空
隙によつて速度検出信号を誤つて検出する恐れもなくな
り、常に安定した一定の回転速度で回転することを可能
にする等の多大なる効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るもので、第１図は一部を破断した正
面図、第２図はロータ部分の第１図における■−■断面
図、第３図はロータ部分の一部縦断面図、第４図は回転
速度検出装置の一部平面図を示す。 ２・・・・・・ロータハウジング、３・・・・・・ステ
ータベース、６・・・・・・異方性磁石、８・・・・・
・等方性磁石、１０・・・・・回転速度検出装置、１３
・・・・・回転位置検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動用コイルの巻回されたアマチュアコアと、ロー
   タハウジングと一体の回転軸と、該アマチュアコアに近
   接配置された回転用磁石と、該回転用磁石の内側であつ
   て該回転用磁石の端面近傍に配置された回転位置検出手
   段と、該回転用磁石の端面に設けられ、該回転用磁石よ
   り多くの極が着磁された速度検出用磁石と、逆回転軸、
   ロータハウジング、回転用磁石及び速度検出用磁石を含
   むロータの回転速度を検出するために、該速度検出用磁
   石と対向して配置された回転速度検出手段とを備える小
   型回転電機において、該回転用磁石を、該回転軸の中心
   方向に磁束密度が大なるように方向性を持つ円筒状の異
   方性磁石で構成すると共に、該速度検出用磁石が設けら
   れた該回転用磁石の端面近傍に配置された該回転位置検
   出手段に対しては与える磁束が該異方性磁石との関係に
   おいて相対的に小となり、該回転速度検出手段に対して
   は与える磁束が該異方性磁石との関係において相対的に
   大となるように、該速度検出用磁石を該異方性磁石とは
   別個の等方性磁石としたことを特徴とする小型回転電機
   。 ２ 該異方性磁石は複数の扇状異方性磁石を結合して円
   筒状としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の小型回転電機。