JPS62123950A - ブラシレスモ−タ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ビデオディスクプレーヤ、オーディオプレー
ヤ等において用いられる駆動用モータに係り、更に詳し
くは、この種モータとしてのブラシレスモーク及びその
製造方法に関するものである。

〔発明の背景〕

第６図は従来の一般的な平面対向形ブラシレスモーフの
要部の構造を簡略化して示した断面図である。

第６図において、モータの回転軸であるスピンドル３に
は、ブツシュ４が同軸的に固定されている。また、ブツ
シュ４の上端と下端には円形状の鉄）反でできているマ
グネットヨーク５ａ、５ｂがそれぞれ固定されており、
更に、マグネットヨーク５ａの下面、マグネットヨーク
５ｂの上面にはリング状のロータマグネットｌａ、ｌｂ
がそれぞれ固定されている。従って、スピンドル３が回
転すると、ブツシュ４、マグネットヨーク５ａ、５ｂ、
ロータマグネットｌａ、ｌｂも一体となってスピンドル
３と共に回転することになる。一方、コイル２は基板６
に固定されており、この基板６は更にモータハウジング
（図示せず）に固定されている。また基板６の下面の所
定位置には磁界検出用のホール素子７が取り付けられて
いる。

以上の様な構成において、モータ駆動回路（図示せず）
からコイル２に駆動電流が流れると、コイル２とロータ
マグネソｌ−１ａ、ｌｂとの間の反発力でスピンドル３
はロータマグネット１ａ、１ｂなどと共に所定の方向に
回転をする。そして、ホール素子７によって、回転して
いるロータマグネットｌｂの磁界を検出することにより
、ロータマグネットｌａ、ｌｂにおける磁極のコイル２
に対する回転方向の相対位置を求め、それに従って、モ
ータ駆動回路はコイル２に流す駆動電流の向き等を制御
し、コイル２とロータマグネットｌａ。

ｌｂとが常に反発するようにしている。こうしてスピン
ドル３の回転は持続される。

第７図（ａ）は第６図に示したロータマグネットの平面
図、第７図（ｂ）は第６図に示したコイルの平面図、で
ある。尚、以下の説明では、３相で且つ８極のモータを
例として説明を行う。

ロータマグネットｌａ、ｌｂを平面的に見てみると、第
７図（ａ）に示す様にＮ極とＳ極とが交互に８極着磁さ
れている。これらのロータマグネットｌａ、ｌｂは第６
図に示した様にコイル２をはさんで上下に配されており
、ロータマグネットｌａの回転方向の磁極の位置と１ｂ
のそれとは一致している。

一方、コイル２を平面的に見てみると、第７図（ｂ）に
示す様に８つのａ線にて構成されており、隣り合う巻線
同士は互いに逆方向に巻回され、そして、直列に接続さ
れている。３相の場合は、この様なコイルを軸方向に３
段積み重ねて（コイルｌ相が１段に当る。）構成されて
おり、３段に積み重ねられた各コイルは回転方向に互い
に３０度づつずれる様に配置されている（電気角で表せ
ば１２０度づつずれている）。そして、３段に積み重ね
られた各コイルには位相が１２０度づつ異なる駆動電流
（即ち、三相の駆動電流）がそれぞれにＩｌ’ｉ　；＋
’ｌされる。

以上が従来の一般的な平面対向形ブラシレスモーフにつ
いての説明である。

しかし、この様なブラシレスモーフをビデオディスクプ
レーヤ、オーディオプレーヤ等のディスクモータとして
用いる場合、回転角に無関係に常に一定な発生トルクが
得られることが必要条件である。何故なら、発生トルク
にムラがあると振動の原因となり、モータの周囲の部品
等を揺らして騒音を発生させるからである。又、低速回
転でモータを回転させた場合は、トルクリップルにより
回転速度にムラが生じ、ワウフラッフ等の原因となるか
らである。

そこで、従来では、コイル１相当りの発生トルクを、モ
ータの回転角に対して該回転角の正弦波の２乗に比例し
て変化する様にし、それにより、全相でモータの発生ト
ルクが回転角に無関係に一定となる様にしていた。

第８図は発生トルクとモータの回転角との関係を示す波
形図である。第８図において、（ａ）は２相モータの場
合、（ｂ）は３相モータの場合を示している。尚、横軸
はモータの回転角θを電気角で表したものであり、縦軸
は発生トルクである。

即ら、３相モータの場合、第８図（ｂ）に示す様に、モ
ータの回転角θに対し、 ｌ槌目のコイルによる発生トルクを Ｔ＋　＝ｓｉｎ２θ ２相目のコイルによる発生トルクを Ｔｚ　＝ｓｉｎ２（０−−π） ３相目のコイルによる発生トルクを ’ｌ’、　＝ｓｉｎ２（θ−−π） となるようにすると、すべてのコイルにより発生するト
ルク、即ち全相でのトルクは、 Ｔ＝ｓｉｎ”θ十ｓｉｎ”　（θ−−π）　　＋ｓｉｎ
”　（θｍ＝π）＝１．５ となり、モータの回転角θに無関係に一定となる。

発生トルクは一般にコイルに流す駆動電流とコイルに鎖
交する磁束の磁束密度との積に比例する為、従来では、
モータの回転角θに対し、コイルに流す駆動電流を正弦
波状に変化する様に制御すると共に、コイルに鎖交する
磁束の磁束密度も正弦波状に変化する様にして、コイル
１相当りの発生トルクが正弦波の２乗に比例して変化ず
ろ様にしていた。コイルにｌ’ｆ交する磁束の４５３東
密度を正弦波状に変化させる様にする方法としては、例
えば、特開昭５８−１９１５１号公報に記載されている
様に、ロータマグネットの各磁極を一定の着（ｆｌの強
さでその着磁面積が回転角に対し正弦波状に変化するよ
うに着磁したり、又別の方法として、ロータマグネット
の各磁極を部分部分において異なる着磁の強さで着磁し
たりする方法がとられていた。

しかしながら、一方、駆動電流の方は前述の如く正弦波
状に変化をさせるに当り次の様な問題点があった。即ち
、この様ζ、二駆動電流を正弦波状に変化させる為には
、その駆動電流を作成するモータ駆動回路が複雑になっ
てしまい、また、電気的なロス分が多くなる為回路内の
駆動トランジスタの発熱も大きくなり、放熱板を設ける
等の処置が必要であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、
モータ駆動回路を複雑化したり、該回路内のロス分を大
きくしたりすることなく、回転角に無関係に一定な発生
トルクを得ることができるブラシレスモーフを提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明では、上記した目的を達成する為に、コイルに流
す駆動電流としてモータの回転角に対し台形波状に変化
をする駆動電流を用いると共に、その様な駆動電流を用
いてもコイル１相当りの発生１〜ルクがモータの回転角
に対し、該回転角の正弦波の２乗に比例して変化する様
にする為に、発生トルクに対し大きな影響をもつロータ
マグネット外周部において各磁極間の位置を中心として
外周から軸中心に向かって逆さ椀形状の如き凸型形状の
無着磁部分を設ける様にしたものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。尚、
本実施例では３相で且つ８極のモータを例にとって説明
するものとする。

本実施例におけるブラシレスモーフの基本的な構成及び
動作は第６図において述べたのとほぼ同様である。しか
し、従来とは以下の点で異なる。

即ち、コイル２に流す駆動電流としてモータの回転角に
対し台形波変化を示す駆動電流を用い、また、ロータマ
グネノ１−も第１図に示す如きものを用いる。

第１図は本発明の一実施例において用いられるロータマ
グネットの平面図である。

第１図において、８はロータマグネット、９は着磁部分
、１０は無着磁部分、である。

第１図については後はど詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例におけるコイルとロータマグ
ネットとの間の回転方向の位置関係を説明するための説
明図である。

また、第３図は本発明の一実施例においてロータマグネ
ットの回転角（即ち、モータの回転角）に対する駆動電
流の変化、：ｌイルｌ相当りの発生トルクの変化、及び
コイルに鎖交する磁束の磁束密度の変化を正規化して示
した波形図である。

第３図において、縦軸は駆動電流９発生トルク。

磁束密度をそれぞれ表しており、また、横軸は口−クマ
グ不ソトの回転角θを電気角で表したものである。尚、
横軸の原点は、例えば第２図に示す様にロータマグネッ
ト８上の任意の磁極Ｎの中心位置であるＡ点が任意に選
択された０点の位置にあるときを原点としており、従っ
て、回転角θを電気角で表した場合、Δ点が０点位置か
ら４５度隔てたＰ点の位置にあるときがπとなり、Ａ点
が０点位置から９０度隔てたＱ点の位置にあるときが２
πとなる。

さて、本実施例では、前述した如く、コイル２には、第
３図に示す様なロータマグネットの回転角に対し台形波
変化を示す駆動電流を流すようにしている。この様に本
実施例において台形波の駆動電流を用いる様にしたのは
、台形波が矩形波から容易に作り出すことができるから
であり、従来の如き正弦波を作り出す場合にくらべ、モ
ータ駆動回路の構成を簡略化することができるからであ
る。しかも、回路内のロス分も少ないため、放熱板を設
ける等の処置も不要である。

しかしながら、台形波変化を示す駆動電流のみを単に用
いるだけでは、モータの発生トルクがモータの回転角に
応じて変動してしまうことになる。

そこで、モータの回転角に無関係に発生１−ルクが一定
となる様にする為に、前述した如く、第３図に示す様に
コイル１相当りの発生トルクをモータの回転角（ロータ
マグネットの回転角）に対し該回転角の正弦波の２乗で
変化する様にする必要がある。即ち、その為には、コイ
ルに鎖交する磁束の磁束密度がモータの回転角（ロータ
マグネットの回転角）に対し第３図に示した様な変化を
するようにしなければならない。

そこで、本発明者は上記した如き磁束密度変化を得る為
に、種々の実験を行った結果、以下の様な結論を導いた
。

即ち、ロータマグネットを着磁する場合、第１図に示し
た様に、ロータマグネット８の各磁極を全体的に一様な
強さで着磁する（着磁部分９）様にすると共に、該ロー
タマグネット８の外周部分において各磁極間の位置を中
心として外周から軸中心に向かって例えば、逆さのお椀
形から成る凸型形状の無着磁部分ｌＯを設けるようにし
た。

ロータマグネット８を上記の如く着磁することにより、
該ロータマグネット８を回転させると、コイル２に鎖交
する磁束の磁束密度を第３図に示した如く変化させるこ
とができ、その為、モータの発生トルクをロータマグネ
ット８の回転角に無関係に一定とすることができる。面
、第１図に示したロータマグネット８の回転角θ　（電
気角）に対する外周付近の実際に測定した磁束密度の変
化を第４図に示す。

ところで、ロータマグネット８を第１図に示す如く着磁
するには、着磁を行う着磁装置において着磁に使用され
る着磁ヨークの着磁領域の形状を着磁部分９のそれ同し
に形成して着磁すれば良く、簡単に着磁が行える。

第５図は本発明の一実施例において用いられるロータマ
グネットの他の具体例を示す平面図である。

第１図に示したロータマグネ・ノド８では、前述した如
く、無着磁部分ＩＯを設ける様にしたが、第５図に示す
様に、この部分を除去し切り火きとする様にしても第１
図とほぼ同様の効果を得ることができる。

以上説明した様に本実施例によれば、コイルに流す駆動
電流として台形波変化を示す駆動電流を用いる為、モー
タ駆動回路を簡略化でき、発熱に対する処置を講じる必
要もない。また、ロータマグネットとして、第１図又は
第５図に示した様な形状の着磁領域をもつものを用いる
ことにより、駆動電流として上記の様な台形波変化を示
す駆動電流を用いても、モータの回転角とは無関係に一
定な発生トルクが得られる様にすることができる。

尚、本実施例では、台形波変化を示す駆動電流を用いる
ものとして説明したが、矩形波変化を示す駆動電流を用
いた場１°ｊごもほぼ同様の効果を回持することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、モータ駆動回路を複雑化したり７該回
路内のロス分を大きくしたりすることなく、モータの回
転角に無関係に一定な発生トルクを得ることができる。

従って、トルクリップルの少ない低騒音のブラシレスモ
ーフを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例において用いられるロータマ
グネットの平面図、第２図は本発明の一実施例における
コイルとロータマグネットとの間の回転方向の位置関係
を説明するための説明図、第３図は本発明の一実施例に
おいてロークマグネソｉ・の回転角に対する駆動電流の
変化、コイルｌ相当りの発生トルクの変化、及びコイル
に鎖交する磁束の磁束密度の変化を示す波形図、第４図
は第１図のロータマグネットの回転角に対する磁束密度
の実測結果を示す波形図、第５図は本発明の一実施例に
おいて用いられるロータマグネットの他の具体例を示す
平面図、第６図は一般的な従来の平面対向形ブラシレス
モーフの要部構造を示す断面図、第７図（ａ）は従来の
ロータマグネットの平面図、第７図（ｂ）は第６図に示
すコイルの平面図、第８図は発生トルクとモータの回転
角との関係を示す波形図、である。 符号説明 ｌａ、ｌｂ、８・・・ロータ”ングネソト、２・・・コ
イル、３・・・スピンドル、７・・・ホール素子、９・
・・着（ｆｉ部分、１０・・・無着磁部分 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 第　１　図 第　２　図 Ｑ（２７乙ン 第　３　図 第　５　図 ＩＩ　ｏ　図 １ｂ　　　　　　　　：　　　：　　　　　Ｉｂ　　５
／。 第　７　図 第　８　図 （（１］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転軸に固定され回転方向にＮ極とＳ極とが交互に
   配置されているロータマグネットと、該ロータマグネッ
   トに対向して配置され該マグネットの各磁極からの磁束
   が鎖交するコイルと、を有して成るブラシレスモータに
   おいて、 前記ロータマグネットの外周部において各磁極間の位置
   を中心として外周から軸中心方向に向かって逆さ椀形状
   の如き凸型形状の無着磁部分を設け、かつ前記コイルに
   、前記マグネットの回転角に同期して変化する矩形波又
   は台形波の駆動電流を流すことにより、前記コイルの１
   相当りについて発生するトルクが、前記マグネットの回
   転角に同期して該回転角の正弦波の２乗で変化する様に
   したことを特徴とするブラシレスモータ。 ２）特許請求の範囲第１項に記載のブラシレスモータに
   おいて、前記無着磁部分がマグネツトの切り欠きから成
   ることを特徴とするブラシレスモ３）回転軸に固定され
   回転方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されているロータ
   マグネットと、該ロータマグネットに対向して配置され
   該マグネットの各磁極からの磁束が鎖交するコイルと、
   を有して成るブラシレスモータの製造方法において、前
   記ロータマグネットの着磁に際し、円周方向にＮ極とＳ
   極が交互に配置されている円形状の着磁領域の外周部に
   おいて各磁極間の位置を中心として外周から軸中心方向
   に向かって逆さ椀形状の如き凸型形状の無着磁領域を形
   成した着磁領域を有する着磁ヨークを用いて前記ロータ
   を同一着磁形式に着磁する段階を含むことを特徴とする
   ブラシレスモータの製造方法。 ータ。