JPS6392250A - 薄型ブラツシユレスモ−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］ この発明は、ビデオテープレコーダ、デジタルオーディ
オチーブレコーダ、フロッピーディスクドライブ装置な
どの駆動モータとして適用して好適な薄型ブラッシュレ
スモータに関する。

［従来の技術］ ビデオテープレコーダやデジタルオーディオチーブレコ
ーダなどにおいては、目的の情報信号を記録再生する回
転磁気ヘッド装置の駆動モータとして、装置そのものの
小形、扁平化を達成するために通常、薄型ブラッシュレ
スモータが使用される場合が多い。

第６図は、この種薄型ブラッシュレスモークを使用した
回転磁気ヘッド装置の一例を示す要部の構成図であって
、この回転磁気ヘッド装置１ｏは回転ドラム１と、この
回転ドラム１に設けられたｍ気ヘッドＨを回転駆動する
ための駆動モータたる薄型ブラッシュレスモーク２０と
で構成される。

回転ドラム１は上ドラム２と下ドラム１２とで構成され
、上ドラム２は回転ドラムで、フランジ３を介して回転
軸４の一端に取り付は固定される。

下ドラム１２は固定ドラムで、その中心には、回転軸４
を軸支する軸受１３が配設されている。

上ドラム２には、フランジ３に固定きれたヘッドベース
５が設けられると共に、その先端にはほぼ１８００の角
間隔を保持して一対の回転磁気ヘッドＨが設けられてい
る。

一方、回転ドラム１の下側にはこれを回転駆動するため
の薄型ブラッシュレスモータ２０が設けられる。

ブラッシュレスモータ２０は周知のように、膚平形の電
機子コイル２１とロータ磁石２２から構成され、電機子
コイル２１は下ドラム１２側に固定されている。

リング状をなすロータ磁石２２は電機子コイル２１と対
向するごとく所定の間隙を保持して回転自在に取り付け
られたもので、このロータ磁石２２が取り付けられる平
キャップ形状のロータヨーク２５はフランジ２４に固定
され、回転軸４の他端に取り付は固定される。

ブラッシュレスモータ２０には、その回転位置（回転位
相）を検出するため、回転位置検知手段４０が設けられ
る。

そのため、ロータヨーク２５の外周側面には回転位置の
検知用磁石４１が取着され、まｔ：、下ドラム１２側に
はロータヨーク２５の回転範囲と若干離れた位置に、検
知用磁石４１と所定の間隙を保持して検知素子４２が配
置きれる。これら検知用磁石４１と検知素子４２とで回
転位置検知手段（パルス発生手段）４０が構成される。

ロータ磁石２２が１回転するごとに１回、検知用磁石４
１が検知素子４２を横切ることになるから、これによっ
て回転ドラム１の回転位置を検知することができる。

［発明が解決しようとする問題点１ ところで、上述したような回転ドラム１に取り付けられ
たブラッシュレスモータ２０において、その回転位置を
検知するための検知手段４０として、検知用の磁石４１
とその検知素子４２とで構成する場合には、検知用の磁
石４１をロータヨーク２５の一端に取着する必要がある
。

この場合、第７図に示すように、ロータヨーク２５の周
辺エツジ２５Ａの所定個所には取り付は凹部２５Ｂが形
成され、この凹部２５Ｂに検知用磁石４１が図示するよ
うな極性をもって取り付は固定される。

ここで、凹部２５Ｂと上述した磁気ヘッドＨとの位置関
係は一義的に定められている。例えば図示するように、
直線ｌ上に取り付けられた磁気ヘッドＨに対して、磁石
４１が９０°の角間隔を保持して取り付けられるものと
すれば、両者の相対的位置関係は常に一定である。

検知素子４２から得られるこのパルス信号に基づいて磁
気ヘッドＩＩの切り換えパルスなどが形成される。

このようなことから、凹部２５Ｂへの磁石４１の機械的
取り付は位置が若干ずれると、磁気ヘッドＦ１と検知用
の磁石４１との相対的な位置関係が一定でなくなり、そ
の取り付は誤差がヘッド切り換えパルスの位相誤差とな
って現れる。

実際問題として、上述した両者の機械的位置関係を設計
値通りとなるように組立てることは相当に困難である。

そのため、通常は両者の位置関係が設計値通りとなるよ
うに電気的に補正しているのが実情である。

このように従来のブラッシュレスモータ２０では、磁石
４１の取り付けが非常に難しい。

そこで、この発明ではこのような従来の問題点を構成簡
単に解決したものであって、磁石４１を取り付けること
なくロータの回転位置を検知できるようにして、部品点
数の削減によるコストダウンを図ると共に、磁気ヘッド
Ｈと回転位置信号との関係を高精度化できるようにした
ものである。

［問題点を解決するための技術的手段］上述の問題点を
解決するため、この発明では、電機子コイルとロータ磁
石とで構成きれた薄型ブラッシュレスモータにおいて、 ロータヨーク上に複数の磁石片からなるロータ磁石が取
り付けられ、このロータ磁石の１つの磁石片と対向する
ロータヨークには磁気空隙が形成され、この磁気空隙と
対向する位置にロータヨークの回転位置を検知する検知
素子が配置きれるようにしたことを特徴とするものであ
る。

磁気空隙はロータヨークの下面側あるいは側面側に形成
される。従って、この磁気空隙の形成位置はロータ磁石
の着磁方向によって相違するものである。

［作用］ この構成において、磁気空隙がある部分ではこの磁気空
隙を通してロータ磁石の磁束が外部に瀦れる。

この漏れ磁束が検知素子によって検知される。

そのため、この検知素子上を磁気空隙が通過する度に、
その漏れ磁束が検知されるため回転ドラムの１回転につ
き１回、パルス状の回転位置信号が生成される。

回転位置検知用の磁石はロータ磁石の一部が流用される
ものであるから、位置検知用の磁石の取り付は作業を全
廃できると共に、磁気ヘッドＨと回転位置信号との関係
は磁気空隙の形成精度によって決まる。

磁気ヘッドＨの取り付けと磁気空隙の形成は高精度をも
って行なわれることから、設計値に対する回転位置信号
の位相誤差は僅少となり、電気的な位相補正は殆ど必要
がない。

［実施例コ 続いて、この発明に係る薄型ブラッシュレスモータの一
例を、上述したデジタルオーディオチーブレコーダにお
ける回転磁気ヘッド装置の駆動モータに適用した場合に
つき、第１図以下を参照して詳細に説明する。

第１図に示すごとく、この回転磁気ヘッド装置１０も従
来と同様に、回転ドラム１と薄型のブラッシュレスモー
タ２０とで構成され、回転ドラム１は上ドラム２が回転
自在に構成される。

この回転ドラム２は回転軸４に圧入されたフランジ３に
対して、同軸に一体となるように固定ネジ６によって両
者が固定される。上ドラム２の底面側には、平板状をな
すヘッドベース５が取り付はネジ７によって上ドラム２
側に取り付けられて、この上ドラム２と一体に回転する
ように構成される。

ヘッドベース５には、その先端部に磁気ヘッドＨが取り
付けられている。

フランジ３の下側には、ロータリトランス８を構成する
回転部８Ａが取り付けられ、これと対向するように下ド
ラム１２には、その固定部８Ｂが設けられ、これらによ
って信号の授受がなされる。

下ドラム１２の下面には、ブラッシュレスモータ２０を
構成する電機子コイル２１側の部材が取り付けられる。

すなわち、ステータヨークとして機能する上側基板３０
には所定のターン数をもって複数に分割されたシート状
のコイル導体２１Ａが取着されると共に、これらコイル
導体２１Ａに対して所定の回転角ごとに電流を転流きせ
てプラッシュレス構成とするため、回転位置検出用の素
子（ポール素子など）３２が取り付は固定される。

上側基板３０は取り付はネジ３１によって下ドラム１２
に固定される。

上側基板３０と対向してその下側には下側基板５０がネ
ジ５１によって取り付は固定される。この下側基板５０
は周波数発電機（ＦＧ）及び回転位置検知手段（ＰＧ）
を構成する検知コイルを夫々形成するために使用される
基板である。これらの詳細は後述する。

リング状をなすロータ磁石２２はロータヨーク２５に同
軸に取り付は固定される。また、フランジ２４は回転軸
４の下端に取り付は固定きれており、ロータヨーク２５
はこのフランジ２４とも同軸に固定される。

ロータ磁石２２は第２図に示すように、軸方向に着磁さ
れた複数の磁石片２２Ａ、２２Ｂ、　　・・・からなる
。この例では、Ｎ、３８極でロータ磁石２２が構成され
、これらがその円周方向に順次交互に配置されて構成さ
れる。

ロータヨーク２５にはその一部に磁気空隙４５が形成き
れる。その形成位置はロータ磁石２２の着磁方向によっ
て相違する。

図示するように、回転軸４の軸方向に沿って着磁されて
いるときには、ロータヨーク２５の下面側で、しかもロ
ータ磁石２２と接する面上に所定の径をもって磁気空隙
４５が形成される。

この例では、第２図に示すように、円形状の透孔として
形成された場合である。磁気空隙４５の径の大きざは、
この磁気空隙４５を通過するロータ磁石２２の漏れ磁束
量が、これを検知するに十分であるような値となるよう
な大きざに選定される。従って、ロータ磁石２２として
は抗磁力が大きい希土類の磁石を使用するのが好ましい
。

磁気空隙４５の形成位置はロータ磁石２２の各磁石片２
２Ａ、２２Ｂ、　　・・・のほぼ中心に位置するように
選定きれるが、この例では、第１区に示すようにロータ
ヨーク２５の面側がＮ極となる磁石片２２Ｂの取り付は
位置に形成きれる。

このように構成した場合、この磁石片２２Ｂはモータの
回転位置を検知するための検知用磁石としても機能する
ことになる。

磁気空隙４５と対向するロータヨーク２５の下面側には
、これと所定の間隙を保持して第１図に示すような検知
素子（ＰＧ素子）４２が設けられる。

検知素子４２はＬ字状をなす取り付は基板４３に取り付
は固定される。検知素子４２としては、ホール素子や磁
気抵抗素子などの磁気検知素子が使用される。

ロータヨーク２５と検知素子４２との対向間隙は０．２
〜０．３＋＋＋ｍ程度が好ましい。この間隙はあまり大
きくすることはできない。それは、抗磁力の大きなロー
タ磁石２２を使用しても、その漏れ磁束を確実に検出す
ることができず、検知感度が低下してしまうからである
。

ざて、下側基板５０は第３図に示すようにほぼ円板状を
なし、その平面５０ａ内にはロータ磁石２２の磁束を検
知するための検知素子（ＦＧｉ子）５２が設けられる。

図は、コイルで検知素子５２を構成した場合である。そ
して、この例では、所定の半径上に図示するような櫛歯
状にコイル片５２ａが印刷配線きれて形成される。櫛歯
の数は（ｎ十０．５）　ＸＮ　（ｎ　：正の整数、Ｎ：
ロータの磁極ｖ１．）に設定することができる。図示の
例では、２０個の櫛歯によって検知素子すなわち、検知
コイル５２が構成きれている。

なお、端子５５ｂに接続きれたコイル片５２　ａは１周
したのち、再び櫛歯の内側を逆方向に向かって１周して
端子５５ａに戻るようになされているが、これはコイル
片５２ａと内周コイル５２ｂとで囲まれる面積をできる
だけ少なくすることによって、外来ノイズによる影響を
可能なかぎり少なくしようとするためである。

ブラッシュレスモーク２０をこのように構成した場合、
電機子コイル２１に所定の大きざの電流を供給すれば、
この電流とロータ磁石２２の磁束の関係で、ロータ磁石
２２は所定の方向に所定の速度をもって回転駆動される
。ロータ磁石２２の回転によって、検知コイル５２から
は所定周波数の連続波信号（ＦＧ信号）が検出される。

従って、このＦ　Ｇ　（３号に基づいて磁気ヘッドＨの
回転速度などを所望のごとく制御することができる。

ロータ磁石２２の回転に伴って、磁気空隙４５が検知素
子４２と対向する。このときの磁気空隙４５からの漏れ
磁束が検知素子４２によって検知される。

これによってロータ磁石２２の１回転につケ１個のパル
ス信号（ＰＧ倍信号が得られる。

磁気ヘッドＨと磁気空隙４５との相対的な位置関係は固
定されていることから、位置検出手段４０によって検出
されたこのパルス信号によって磁気ヘッドＨの回転位置
を容易かつ確実に検出てきる。

ところで、第３図は、下側基板５０の一平面５０ａにの
み検知コイル５２を形成した例であるが、下側基板５０
として両面基板を使用すれば、その両面にコイルを印刷
配線することができるから、検知コイル５２から得られ
るＦＧ佃号の検出レベルを大きくすることができる。

このような両面基板を使用する場合には、第４図に示す
ように、その上下両面に同一形状の検知コイル５２が印
刷配線されると共に、２つのスルホール５７ａ、５７ｂ
が形成される。そして、−平面（この例では、下面）５
０ａに形成きれた内周コイル５２ｂの最終端と上面側に
形成されたコイル片５２ａ（図示せず）が夫々スルホー
ル５７ａに接続きれる。そして、上面側に形成きれた検
知コイル５２用の内周コイル５２ｂがスルホール５７ｂ
に接続される。

このような構成とすることにより、上下両面に形成され
た検知コイル５２の夫々がスルホール５７ａ、５７ｂに
よって直列接続きれたことになるから、これらより得ら
れる検知信号レベルも２倍となる。

ところで、第１図に示す構成では、回転軸方向に着磁さ
れているロータ磁石２２を使用した、いわゆるアキシャ
ル・ギャップ構成のブラッシュレスモータ２０にこの発
明を適用したが、半径方向に着磁されているロータ磁石
２２を有するブラッシュレスモータ（ラジアル・ギャッ
プ構成のブラッシュレスモータ）に適用する場合には、
次のような構成となる。

すなわち、このようにロータ磁石２２の磁極が回転軸４
の半径方向に選定されているブラッシュレスモータ２０
は、第５図に示すごとく、リング状をなすこのロータ磁
石２２の内側にステータヨーク用の基板３０及び電機子
コイル２１が配置される、いわゆるアウターロータ型の
ブラッシュレスモータとして構成されるものである。

このようなブラッシュレスモータ２０にこの発明を適用
する場合、磁気空隙４５は図示するようにロータヨーク
２５の周辺エツジ２５Ａの一部に形成されるものである
。そして、この磁気空隙４５に対向するように検知素子
４２か配置きれる。

このような構成においても、磁気ヘッドＨの位置を確実
に検出することができると共に、ロータ磁石２２からの
影響を受けることなくＰＧ信号を検出できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、磁気空隙を形
成することにより、ロータ磁石の一部を回転位置検知用
の磁石としても使用するようにしたものである。

この構成によれば回転位置検知用としての専用の磁石を
ロータヨークなどに設ける必要がなくなるので、磁石取
り付は作業を全廃することができる。その結果、磁気ヘ
ッドと磁気空隙との位置関係が一義的に定まり、磁気ヘ
ッドの回転位置と回転位置信号との相対的位相を一定化
できる。

これにより、電気的に位相を補正するようなことも不必
要になる。

勿論、回転位置検知用の磁石を流用できるから、その分
部品点数を少なくすることができ、装置のコストダウン
を図り得る。

従って、この発明に係る薄型のブラッシュレスモータは
上述したように、ビデオテープレコーダ、デジタルオー
ディオチーブレコーダ、フロッピーディスクのドライブ
装置などにおける回転磁気ヘッド装置用駆動モータなど
に適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る薄型ブラッシュレスモータを回
転磁気ヘッド装置の駆動モータとして使用した場合の一
例を示す全体の要部断面図、第２図はロータ磁石側の構
成を示す平面図、第３図及び第４図は電機子コイル側の
構成を示す平面図、第５図はブラッシュレスモータの他
の例を示す要部の断面図、第６図は従来の薄型ブラッシ
ュレスモータを使用した回転磁気ヘッド装置の一例を示
す断面図、第７図はこれに使用されるロータ磁石側の平
面図である。 １・・・回転ドラム ２・・・上ドラム １２・・・下ドラム Ｈ・・・磁気ヘッド ２０・・・ブラッシュレスモータ ２１・・・電機子コイル ２２・・・ロータ磁石 ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ。 ・・・磁石片 ４０・・・回転位置検知手段 ４２・・・ＰＧ用検知素子 ４５・・・磁気空隙 ５２・・・ＦＧ用検知素子（検知コイル）第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄型ブラッシュレスモータにおいて、ロータヨー
   ク上に複数の磁石片からなるロータ磁石が取り付けられ
   、 このロータ磁石の１つの磁石片と対向する上記ロータヨ
   ークには磁気空隙が形成され、 この磁気空隙と対向する位置にロータ回転位置を検知す
   る検知素子が配置されてなる薄型ブラッシュレスモータ
   。
2. （２）上記磁気空隙が上記ロータヨークの下面側に形成
   されてなる特許請求の範囲第１項記載の薄型ブラッシュ
   レスモータ。
3. （３）上記磁気空隙が上記ロータヨークの側面側に形成
   されてなる特許請求の範囲第１項記載の薄型ブラッシュ
   レスモータ。