JPS63240394A - モ−タ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、位置検出センサを有しないブラシレスモータ
の構成に係り、特に簡易な低コスト構成で自己起動が容
易に可能な構成のモータに関する。

〔従来の技術〕

本発明に最も近い公知側構造としては、特開昭５６−８
８０４号に開示された構造がある。本構造はモールド成
形した扁平固定子コイルをはさんで上下に回転子マグネ
ットと回転ヨークとから成る対状回転子を配した構成で
、特に固定子コイル構造中コイル端末接続部にビンを設
けろことを特徴としている。しかし、ブラシレスモータ
としての駆動方法については言及していない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、駆動方法及び低コスト化構造等につい
ては配慮されて８らず小形で低コスト化を要するＶＴＲ
等家電品用モータ等については位置検出精度の向上１部
品の削減等の技術改善が必要である。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改善し簡易構造
で低コストなモータを提供するにある。

〔問題点を解決でるだめの手段〕

上記目的を実現てるために１本発明のモータで＆工。

（１）回転マグネットの回転位置検出用素子を削除した
構造とした。

（２）回転子構造を、固定子コイルをはさんで回転子マ
グネットと回転ヨークまたは２個の回転子マグネツｌ’
ｅ互に異磁極を対向させて成る対状回転子構造としたこ
と。

（５）少くとも起動トルクを固定子コイルの生ずる回転
磁界に対する回転子マグネットの同期回転力から得る構
成とし、駆動回路側にも同期回転用給電制御部を設げた
。

等の技術手段を採用している。

〔作用〕

（１）同期回転用給電制御部は固定子コイル内に回転子
マグネットが十分同期回転できるだけの強さ及び速度の
回転磁界を形成できろよう電流を制御給電する。この回
転磁界に回転子マグネットが同期することによってモー
タは起動し、例えば起動後徐々に回転磁界速度を増して
行くとこれに追随して回転子マグネットの回転速度も増
重。回転速度が増せば固定子コイルの逆起電力等も上昇
し位置検出信号等に十分利用できる値になる。逆起電力
を位置検出信号に用いろと精度の高い給電スイッチング
ができる。かくして固定子側に位置検出素子を用いない
構成にあっても自己起動が可能で給電制御精度の高いモ
ータが得られるまた本モータにおいて１回転子構造と、
固定子コイＡ／ヲはさみ回転子マグネットとヨーク、ま
たは回転子マグネットと回転子マグネットの異極対向構
成から成る対状回転子構造とした構成では、回転子マグ
ネット吸引力は回転子構体内でしか作用せず軸受には作
用しないため軸受摩擦は大幅に軽（なるしまた固定子に
対し鉄損もな（せるしまたコギングトルクもな（せる。

従って上記のように位置センナなしの同期起動方式を採
っても起動が確実かつ短時間の立ち上げが可能でありま
た省電力かつ低トルクリップルにできる。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例に基づき説明する。

第１図及び第２図は本発明のモータの本体部の第１実施
例図で、第１図は縦断面図、第２図は回転子マグネット
と固定子コイルの平面図である。

軸受ハ９ジング体６の中心に軸受５　、５’　（５は上
部印受）を介し！！ＩＢＩを回転目ｆ、に支承しである
。

該軸１の下端には扁平状のモータ回転子（回転子マグネ
ット１８と回転ヨーク２２とから成る対状構造）を固定
しである。回転子マグネット１８と回転ヨーク２２の中
間部には空心状固定子コイ／Ｉ／２１′？！：分離して
設けである。該固定子コイル２１は配線基板２５上に端
末接続した複数のコイル極をプラスチックモールド等に
より成形して１４１１体板状にしてあり、周辺部でネジ
等によｐ軸受ハウジング６に固定しである（１１０はプ
ラスチックモールドＳ）。回転子マグネット１Ｂはヨー
ク１９ヲ介しまた回転ヨーク。

２２は直接に回転構体４の上下端面にネジ１２等で固定
しである。６は回転構体４を軸１に固定てろためのネジ
である。固定子コイル２１は複数のコイル極を６相に配
列して成る。

本災施例では回転子マグネット１８の磁極数は８個とし
てあＶ（第２図（ｅＬ））、固定子コイル２１は６コイ
ル極を薄いシート状基板上に配列接続して５相構成にし
である。基板２５は端末ｓ２５′を外ｓｖｃ引き出し、
駆動電子回路に接続するようになっている。該基板２５
上にはコイル２１の磁極の端末配線パターンと併せ回転
速反検出用周波数発電器ｔＦＧ）ＪＪ３　パターン導体
を設けである。プラスチックモールド等で成形する場会
、予め各コイル極端末を基板２５上にハンダ等で接続し
てｇき、これを成形する方法によると作業性が高い。回
転ヨーク２２としては鉄板やフェライト板等勿用いる。

固定子コイル２１の各相コイルにそれぞれ相順に従って
工π位相をずらせた電流を電子回路で制御給電すること
により回転子マグネット１８及び回転ヨーク２２に回転
駆動力を発生せしめて該回転子部及び軸１を回転させろ
。

本発明は回転子マグネット１８の磁極の回転位置を検出
するセンサを固定千円に有しないブラシレスモータであ
り、かつ回転子部は固定子コイルをはさんだ対状回転子
構造としていることが特徴である。

起動及び定常回転駆動は概路次のようにする、丁なわち
、起動時はコイル２１に少（とも周波数が所定の速度で
増大する３相電流を通電する。この３相通電によりマグ
ネット１８及びヨーク２２間の電４ｉＢ、部には３相磁
界が発生し所定速腿で加速する回転磁界が発生する。こ
の回転磁界に回転子マグネット１８の磁界が同期的に結
合し吸引力により回転子マグネット１８が回転磁界に追
随して起動回転し次第に増速てる。このようにして回転
子マグネット１８が回転し固定子コイル２１中に信号処
理に十分なレベルの逆起電力が発生した時点でモータ駆
動を直流ブラシレス方式に切り換える。丁なゎち、逆起
電力全電子回路で信号処理しこれから５相の位置検出信
号を形成しこれで連動電子回路を制御して直流電源から
コイルへの給電を制御して５相通電しろ相直流ブラシレ
スモータ？形成する。これをさらに加速回転させ所定の
速度に達したうＦＧｌ−によりフィードバック制御を行
い定速回転させる。

第２因にム動方式構成例を示す。１６０は可変周波数発
振器、１６１は６相信号形成回路、１６２は１２０度（
戒気角）通電角の信号形成用ゲート回路、１５１は切換
え回路、１５０はモータドライバ、１５２は９通！化号
形ＩＮ、回路、１５６は逆起電圧波形整形回路。

１８０はＦＧパターン導体、１７０は増幅回路、１７１
はｆ　＝　Ｖ　Ｋ換（ｇＪ路、１７２は７４　ルｐ　、
　Ｒ５は速度調節比較回路、１８２はモータ駆！ｌ！ｌ
ニア５式切換え信号発生部である。上記のとと（起動時
は可変周波数発振器１６０の出力信号が６相信号形成回
路１６１にインプットされ、ここで６相侶号が形成され
る。

さらにこれが次段のゲート回路１６２で１２０度通電角
の信号に変換され切換え回路１５１にインプットされろ
。

起動時は回路１５１中のスイッチ部はゲート回路１６２
側に導通しており、ここを介して６相司変周波数信号が
ドライバ１５０にインプットされここ全制御してコイル
２１に電源からの直流を給電する。

可変周波数発振器１６０の出カイに号は所定の速度で周
波数を増大させる。コイＪしへの給電によりモータ電＠
！ｌ＞円に次第に増速てる回転磁界が発生しこれに回転
子マグネット１８が追随して起動回転し次第に加速する
。回転数が増でとＦ　Ｇ　１ｂｏの信号電圧値及び周波
数が回転数に比例して増大する。、ＦＧ信号周波数が所
定の周ｔｌ数値に達した時ｆ　％　Ｖ変換回路１７１の
出力信号でモータ脇動万式切換え回路１８２ヲ作動させ
、切換え回路１５１中のスイッチ部全通１信号形成回路
１５２９ｉｌｌに導通させ、同時に該通電信号形成回路
１５２と逆起電圧波形整形回路１５６も作動状態にする
。

一万、この場合コイルの逆起電圧も十分高レベル値に達
しておジ、これは逆起電圧波形整形回路１５３ｉＣイン
プットされ矩形彼６相ｆＩＩｌに整形された後次段の通
電信号形成［１１ｗ１１５２内で１２０度通電角の６相
信号を形成する。これが切換え回路１５１のスイッチＳ
ｔ−経てドライバ１５０にインプットサル５６個のトラ
ンジスタを回転子マグネット１８の磁極位置に対応して
６相的にスイッチングして電源の直流１１ｒ、九をコイ
ル２１に通′亀せしめ、回転子マグネット１１ＩＩに回
転駆動力を発生せしめる。すなわち、コイル２１の逆起
電圧によりマグネット１８の回転位置を検出し、この信
号に基づきドライバ１５０ヲ制御して、コイル２１に給
電する。本駆動方式で回転が増速し、目標速度に達する
とＦＧ傷信号よるフィードバック系中の速度調節比較回
路１７６によりドライバ１５０のパワートランジスタの
導通性を制御し定速制御して目標速度を保持する。

第４図は上記起動時の回転数〜時間特性図である。図中
２０１は同期回転起動期間、２０２は逆起１圧検知万式
による加速期間、２０６が定速制御期間である。起動後
回転数ｎ、で逆起電圧検知駆動方式に切換え、目擦回転
数ｎ凰で定速制御する。

本第１実施例構成によれば、 （１）位置検出センサを用いてないためセンナ部品費及
びその組み込み配線作業費等を不要にできるため低コス
トモータにできる。

（２）基板２５上のパターンを簡素化できかつ電子回路
への接続リード数を減らせ高信頼性構造にできる。

（６）回転ヨーク２２を用い固定子ヨークは用いないた
め鉄損をなくぜるしまた軸受５，５′に対しマグネット
１８の吸引力によるスラスト荷重は作用しないため軸受
５．５′の摩擦を軽減できる。このためモータ損失を大
幅低減してモータ効率を同上できる。起動時の負荷も軽
減されるため起動立ち上り時間を短くできる。

（４）位置検出信号をコイルの逆起電力から形成するた
め高精度の位置信号が得られ低トルクリップルで高円滑
回転性のモータが得られる（５）固定千円にヨーク等磁
性材を有しない構造のためマグネット吸引力によるコギ
ングトルクを生じない。この点からも低トルクリップル
化を図！する。

（６）回転ヨークを設は対状回転子構造にしているため
回転部の慣性モーメントを増大でき安定回転を得易い。

等の利点がある。

第５図は本発明のモータのうち上記第１実施例のモータ
を用いたＶＴＲ用回転ヘッド装置の第１構造例図である
。本装置はビデオヘッド８′（ｌ−回転させ走行テープ
面上をスキヤングさせてテープ面上から磁気記録信号を
再生したりテープ面上に信号を磁気記録した９する装置
である。

本構造は、軸１の上端に固定した上側ドラム２を回転さ
せる構成で、ビデオヘッド８は該上側ドラム２の下側面
外周部に固定しである。回転軸を支承する軸受５，５′
は下側ドラム６の中心部に設げてあ°る。ビデオ信号を
ビデオヘッドに対し授受するための回転トランス１４．
ｉ５’　（１４は固定［ｌｊ、　１５は回転側）は下側
ドラム６０内側底面部に設けである。モータは下側ドラ
ム５の外部下側に直結しである。ビデオヘッドの回転位
置信号（タック信号）発生用微小マグネット（タックマ
グネット）５０は回転ヨーク２２０面内に設けである。

基板２５０面内にはタックマグネット磁界でタンク信号
を・発生させるためのタック信号発生用パターン導体も
設けである。固定子コイル２１はその側面部のモールド
部で下側ドラム３の下端部にネジ１２で固定しである。

ｉ　’ｏ　ｏはＦＧ信号発生用マグネット、９５はＦＧ
信号発生用基板である。本構造の回転−ラド装置によれ
ば本発明の位置センサなしモータのうち回転ヨーク式構
造モータの利点をそのまま活かし低コストで高性能の回
転ヘッド装置を芙現できる。特に回転ヘッド装置ではモ
ータの起動待負荷ヲ極めて軽くできるためセンサレスモ
ータを用いて好適である。

第６図は本発明のモータを用いたＶＴＲ用回転ヘッド装
置の第２の構造側口で、下側ドラム３の下部に直結てる
ＤＤモータとして異Ｉａｉ極面を互に対問させた２個の
回転子マグネットで対状回転子全構成した構造である。

１８は第１の回転子マグネット１８′は第２の回転子マ
グネジ）　、　１９．１９’はそれぞれヨークである。

本構造によれば前記第５図の第１構造例の利点に加え、
さらに、（１）モータ１！磁部磁気回路の磁路長を約半
分にできるためパーミアンス係数を高くでき強磁界を容
易に得られる。従ってフェライト等の低コストのマグネ
ットヲ用いても所定の磁界を得ろことができ低コストモ
ータを構成できる。

（２）回転子の慣性モーメントをさらに高められる。

（６）磁場分布の均一性を高められるため低トルクリッ
プル化できる６また固定子コイル２１の取り付げ高さ位
置ずれによるトルクへの影響を小さくできるためコイル
を組み込み易い。

（４）電磁部外部への磁気漏洩を減らせる。

（５）強磁界により起動トルクを増大でき短時間の起動
立ち上げが可能となる。

（６）モータ定数を増大して耐外乱性を同上できろ。

等の利点がある。

ｗＪＺ図は本発明のモータを用いた回転ヘッド装置の第
３構造例図で、下側ドラム５の底面中心に固定した軸１
に軸受５，５’ｉ介しモータ回転子及びとチオヘッド８
を含む回転体を係合し、＠１の上端に固定片１０を介し
て上側ドラム２を固定した構造である。モータの回転子
マグネット１８はヨーク１９を介して構体７５の下端面
１ｃ固足してあｐコイル２１は下側ドラム６０内周面の
所定高さ位置にネジ１２で固定しである。該コイル２１
の下側にあって軸受ハウジング体４の下端面にはモータ
の回転コク２２ヲ固定しである６回転ヨーク２２の下面
にはＦＧマグネット１００ヲ固定してありこれに対向し
て下側ドラム６の内側底面にはＦＧ基板を設けである。

ビデオヘッド８はヘッド搭載構体７８に取り付けである
。該構体７８は構体７５の上面にネジ１２で固定される
。回転トランスの固定側ヨーク１４は固定片１０の下端
面に固定しである６基板２４はトランス巻線端未配線基
板で面上には増幅回路１０１，１０２を接続しである。

２５′はモータ配線用基板で、面上にはドライバ１５０
や起動用回路１１２等を配線固定しである。６６は外部
回路への接続リード部である。ぼた上側ドラム２の側面
部には一部切欠き部１６０′に設けここから基板２４の
端末部を装置外に取り出せるようにしである、 本構造の回転ヘッド装置によｊ、ば前記軸回転式構造の
装置で述べた利点に加え、さらに次の利点がある、丁な
わち、 （１）上側ドラム２は固定しであるため上側ドラム２か
らテープに伝わる振動は極めて小さい、またテーブル上
側ドラム側面間に全気膜を形成することもない。このた
め低テープテンション条件でもテーブルヘッド間の接触
性能も著しく改善され高出力で尚４のヘッド出力が得ら
れる。従って低ジツタの鮮明画像が得られる。

（２）装置全体の振動ＪＰ騒音も少なし・。

（６）テープ面を摺動するのはヘッド先端のみのため摩
擦負荷を軽くできる。このため省電力にできろ。

等である。

第８図は本発明のモータを用いた回転ヘッド装置の第４
構造例図で、上記第７図に示したごとき軸回定形構造に
２いてモータとして、２個のマグネット１８．１８’　
　から成る対状回転子の構造のものを用いた場合の構成
例である。本構造によれは、モータ電磁部で均一強磁界
を容易に実現できるため耐外乱性が高く低トルクリッグ
ルの安定回転かつ低コストの回転ヘッド装置全実現でき
ろ。その他効果は上記第７図の場合とほぼ同様である。

第９図は回転ヘッド装置の第５構造例図で、軸回定形構
造のドラムに周対向モータを組み込んだ構造例である。

同図中（ｃＬ）　＆工回転ヨーク形、（ネ）は複数マグ
ネット形である。Ｆ　Ｇマグネット１００はヨーク２２
．１９’の内側に設げ、基板２５の面上に設けたＦＧパ
ターン導体にＦ’Ｇ信号を発生するようになっている。

本構造によれば基板２５ヲ介して下側ドラム３の底面上
に予めモータコイル２１ヲ組み込んでおき、これに・・
ウジング構体４に予め固定したモータ回転子を該ノ１ウ
ジング構体４の軸１への組み込み時に同時組み込みでき
るため工程数も少な（組み込み作業が簡単で短時間にこ
ｒ、を行える。起動・加速・定常回転駆動等駆拗万式は
前記諸実施例の場合と同様である。

゛第１０図は本発明のモータを用いた回転ヘッド装置の
第６構造例図で、回転トランスの回転側ヨーク１５ヲモ
ータの回転ヨークに兼用した構造である。

本構造によれば回転ヨークとして回転トランスヨークを
利用しているため部品点数及び組み込み工数を削減でき
、よジ一層の低コスト化ケ実現できる。また回転トラン
スをドラム内にゴｄいて下部に配置するため回転体の重
心位置を低（でき回転を安定にできろ。またさらに回転
体の上面部に基板や回路搭載用の広いスペースを容易に
確保できろため高４のコンパクトな装置を構成できる。

第１１図は回転ヘッド装置の第７構造例図で、回転トラ
ンスヨーク１５をモータ回転子として兼用し該ヨーク裏
面上に第２の回転子マグネット１８′を固定した構造で
ある。本構造によれば上記第１０図の構造で述べた効果
に加え、モータ電磁部を容易に均一強磁界にできるため
前記第６図、第８図の場合と同様、低コスト化、トルク
増大化、耐外乱性向」上等の効果がある。

前記笑施例では起動時に可変周波数発掘器ヶ用い回転磁
界速度を順次増速させるとしているが、周波数一定の起
動用励＆ｉ鼾界で回転子全同軸に引き込んでもよい。ま
た、モータ相数も３相以外であってもよい。

〔発明の効果〕

本発明によればモータとして、 （１）磁界検出素子等の位置センサを用いない構成のた
め低コストのプラシレスモータヲ構成できる、 （２）モータを磁部に？いてコイル占有体積を増大でき
るため高効率かつ高定数・高安定のモータを構成できる
。

（６）モータ電磁部の回転子構造として基本的には空心
状固定子コイルをはさみ、回転子マクネットと回転ヨー
クまたは２枚の回転子マグネットから成る対状構造とし
ているため軸受にかかる荷重を軽減でき摩擦・摩耗を減
らし低損失・長寿命化を図れる、鉄損やコギングトルク
もなくせる。また、起動時も軽負荷にできるため起動を
確実かつ短時間に豆ち上げられる、 （４）センサを用いないため回路へ接続する端末配線数
を減らせ接続′ｓを簡易構造化・小形化かつ高信性構造
化できる、 （５）小形の精度モータを構成できる。

等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモータの第１実施例の断面図、第２図
はその一部平面図、第Ｓ図は本発明のモータの枢動回路
図、第４図は起動及び加速特性図、第５図は本発明のモ
ータのＶＴＲ用シリンダモータへの第１適用断面図、第
６図は第２適用断面図。 第７図は第５適用断面図、第８図は第４適用断面図、第
９図は第５適用助面図、第１０図は第６適用断面図、第
１１図は第７適用断面図である。 １・・・軸。 １８・・・第１回転子マクネット、 １８ル・・第２回転子マグネット、 ２１・・・固定子コイノし、 ２２・・・回転ヨーク、 １６０・・・可変周波数発揚器。 １５０・・・ドライバ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、固定子コイルに電子回路で制御給電し回転子マグネ
   ットに回転駆動力を与えるモータにおいて固定子コイル
   をはさみその両面に小ギャップを隔てて回転子マグネッ
   トとヨーク、または互に異極を対向させた第１の回転子
   マグネットと第２の回転子マグネットから成る対状回転
   子と、少くとも起動時に該対状回転子を固定子コイルの
   回転磁界に同期化追随させるための同期回転用給電制御
   部とを備えた構成を特徴とするモータ。