JP2695613B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータInfo
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- JP2695613B2 JP2695613B2 JP6059685A JP5968594A JP2695613B2 JP 2695613 B2 JP2695613 B2 JP 2695613B2 JP 6059685 A JP6059685 A JP 6059685A JP 5968594 A JP5968594 A JP 5968594A JP 2695613 B2 JP2695613 B2 JP 2695613B2
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Description
し、詳しくは、例えば、高速ポリゴンスキャナに使用さ
れ、ポリゴンミラーを回転させるためのブラシレスモー
タに関する。
写機等の画像形成装置にはビームを偏向走査するための
ポリゴンスキャナが設けられており、このポリゴンスキ
ャナには近時の画像形成速度の高速化の要求に応えるべ
く高速回転が要求され、この回転を達成するために、高
性能なブラシレスモータを備えている。従来この種のブ
ラシレスモータを備えたポリゴンスキャナとしては、例
えば、金属性のハウジングに固定された固定軸の外周面
に複数の動圧発生用の凹凸(例えばヘリングボーン溝)
を形成するとともに、この固定軸に所定の軸受間隔を隔
てて円筒状の回転軸を外装することで、ラジアル軸受を
構成し、その回転軸にポリゴンミラーを取付けたものが
ある。そして、この種のポリゴンスキャナでは、例えば
回転多面鏡体の一方の面に2P(Pは1以上の整数)個
の磁極を持つマグネットと、3P/2個の電機子コイル
でアキシャルギャップ型のブラシレスモータを構成して
いる。また、ホール素子はコアレス電機子コイルの空洞
に備えられている(特開昭59−28757号参照)。
うな従来のブラシレスモータにあっては、マグネットの
極数を2P個としたときに、電機子コイルを3P/2個
に構成しているため(特開昭59−28757号にはP
=4のもの、即ち、8極6コイルのブラシレスモータが
開示されている)励磁周波数が増大してしまい、制御回
路の駆動効率を低下し電流が増大してしまうとともに、
鉄損を増大し温度上昇が増大してしまうという問題点が
あった。すなわち、マグネットの極数を2P個としたと
きに、電機子コイルを3P/2個とした場合には、、極
数が多いため励磁周波数が高周波数となり、制御回路の
駆動効率が低下してしまうのである。また、鉄損は励磁
周波数の2乗で増大するため、励磁周波数が高くなると
鉄損が増加してしまい、モータが温度上昇してしまうと
いう問題点があった。
は、ホール素子をコアレス電機子コイルの空洞部に設け
ている(図5を参照)。この構成では、ホール素子の出
力信号は、そのホール素子が空洞部に設けられていると
ころのコアレス電機子コイルによる励磁電流の磁界の影
響を受け、そのS/N比が悪化するため適正な励磁切り
替えができなくなるという問題点があった。高回転のモ
ータ(概ね、毎分20000回転以上のモータを想定)
では、特にホール素子の出力信号はコイルの磁束により
影響を受けやすい。すなわち、高速回転を実現するため
には、鉄損を少なくするためロータマグネットの磁束を
低くし、コイルの巻数を増やす必要がある。そのためコ
イルの巻数の増加によりコイルの磁界が増加して、その
磁束がホール素子の出力信号に強い影響を与えるのであ
る。
素子をコアレス電機子コイルの空洞部に設けているの
で、ホール素子を設けるため空洞部を確保する必要があ
った。そのため、コアレス電機子コイル、ひいてはコア
レス電機子コイルを有する回転体を小型化することが困
難であった。そのため、小型化によるコストダウンに限
界があったし、回転体が大型となるため回転時の遠心力
が大きくなり高速回転を実現するが困難であった。さら
に、従来のコアレスモータでは、電機子コイルを回路基
板へ通電する際に巻線の巻始と巻終の両端部をコイル外
部に引出して端子として用い、その端子を回路基板にハ
ンダ付けしていた。そのため回路基板にコイルを取付け
る際に端子が動きやすく、作業効率が悪かった。
しい角度で磁化された磁極を交互に複数個有する界磁用
マグネットと、該界磁用マグネットの磁路内で該マグネ
ットに対向して設けられ互いに重畳しないで等間隔に設
けられた複数個のコアレス電機子コイルと、前記界磁用
マグネットの回転位置を検知するホール素子とを備えた
ブラシレスモータであって、前記界磁用マグネットの極
数を2P(Pは正の整数)にしたときに、外周の一部が
円弧状に湾曲したコアレス電機子コイルを3P個配設
し、これらのコアレス電機子コイルの内周側の相隣合っ
た湾曲部分で形成された空間部に前記ホール素子を配設
し、前記ブラシレスモータの回転軸にポリゴンミラーを
固定し、前記回転軸をアキシャル方向に支持する磁気軸
受と、前記回転軸をラジアル方向に支持する動圧空気軸
受とを設けたことを特徴とするものである。
(Pは正の整数)にしたときに、コアレス電機子コイル
を3P個配設していること、ブラシレスモータの回転軸
にポリゴンミラーを固定し、前記回転軸をアキシャル方
向に支持する磁気軸受と、前記回転軸をラジアル方向に
支持する動圧空気軸受とを設けたこととにより、例示周
波数を低減させて制御回路の駆動効率を向上させること
が可能であり、また、手っそんの発生を抑えて温度上昇
を低減することができ、さらに、高速で高精度回転を行
なわせることができ、特に、コアレス電機子コイルの内
周側の相隣合った湾曲部分で形成された空間部に前記ホ
ール素子を配設したことにより、コイルの中心部に空間
を必要としないためにコイルの巻径を小さくすることが
でき、これにより、コイルの単位面積当りの発生磁束を
高めると同時に基板面積を小さくすることができて小型
化することが可能なものである。
1〜4は本発明に係るブラシレスモータ、及び本発明に
係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの一実施例を示す
図である。まず構成を説明する。図1において、中空回
転軸21に形成した段部21aの上面にポリゴンミラー
25を載置し、ミラー押さえ23によりポリゴンミラー
25を上方より押さえて係止している。このミラー押さ
え23は磁石32を保持しており、マグネットホルダと
しての機能も持っている。またミラー押さえ23には、
上下振動減衰用連通穴23aが形成されており、スラス
ト軸受にダンピング特性を持たせるようにしている。さ
らにミラー押さえ23には回転体不釣合修正用のバラン
ス修正溝23bが形成されている。
用しているロータフランジ51とロータマグネット52
で構成されており、このロータマグネット52には回転
体不釣合修正用のバランス修正溝52aが形成されてい
る。したがって、ポリゴンミラー25、ミラー押さえ2
3、ロータマグネット組立体50などが取付けられた中
空回転軸21が動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの回転
体20を構成している。回転体20は不釣合による回転
時の振動を小さくするため上下のバランス修正溝23
b、52aで数mg以下の不釣合量にバランス修正され
ている。
4は上端に磁石33が固定され、下端部は、ハウジング
10と圧入固着あるいは焼きばめなどの方法で堅固に固
定されている。さらに、固定軸14の表面には動圧空気
軸受を構成するためのヘリングボーン溝14a、14b
を上下2対有している。回転体が回転を開始すると、中
空回転軸21と固定軸14の隙間の圧力が高まり動圧軸
受を形成し、非接触でラジアル方向に回転体を支持す
る。
転体20の上端部、及び固定軸14の上端部に固定され
た磁石31、32、33と上下振動減衰用連通穴23a
で構成されている。磁石の磁極は互いに向かいあう面を
同極とし、回転体20の磁石32は上下から反発させら
れ浮上し非接触で支持している。一方、モータはアキシ
ャルギャップ型といわれるブラシレスモータであり、ロ
ータマグネット組立体50、コアレス電機子コイル5
3、ホール素子54などで構成されている。ホール素子
54によりロータマグネット52の回転位置を検出し、
コアレス電機子コイル53への励磁を制御回路(図示し
ない)により適正に切換えることにより回転体20が回
転する。
52とコイル53の配置を示した。ロータマグネット5
2は2P(Pは1以上の整数)個の磁極をもっており、
それと対向するように空芯の電機子コイル53が3P個
等間隔に配置されている。このようなロータマグネット
極数とコイル数の関係とすることにより、従来例と比較
し励磁周波数を半分にすることができるので、モータ損
失(鉄損)はその周波数の2乗分の1にまで低減でき
る。さらにスイッチング周波数が1/2となり、駆動回
路の発熱は低減されモータ効率がアップする(この実施
例では、P=2の場合を示している)。ホール素子54
は、相隣合う電機子コイル53aと電機子コイル53b
との間の位置に配置される。さらに、好ましくは、、複
数個のコアレス電機子コイルを構成する各電機子コイル
53の外周の一部を湾曲形状として、相隣合った電機子
コイル53aと電機子コイル53bの外周の湾曲部分が
構成する間隔部分に、ホール素子54を配設する。
うコアレス電機子コイル53aとコアレス電機子コイル
53bの間の位置は、言い替えると従来のホール素子設
けられた位置(電機子コイルの空洞部)から、モータの
回転軸を中心に機械角で(360/2P)°回転させた
位置となっている。この実施例ではP=2であるので、
従来のホール素子の位置からモータの回転軸を中心に9
0°回転された位置にホール素子54設けられている。
るため、ホール素子54は電機子コイル54への通電で
発生する磁界の影響を受けずに、ロータマグネット52
の位置を正確に検知することが可能となる。即ち、従来
の様に電機子コイルの空洞部にホール素子が設けられて
いた場合、ホール素子54は、本来検知すべきロータマ
グネット52からの磁界からのみならずその空洞部にホ
ール素子が設けられている電機子コイルへ通電がなされ
ることにより発生する磁界からも影響を受けることにな
る。そのためロータマグネット52の位置を正確に検知
することができなかった。一方で、本願のようにホール
素子54が相隣合う電機子コイル53aと電機子コイル
53bとの間の位置に配置されていれば、ホール素子5
4は電機子コイル53aによる磁界と電機子コイル53
bのよる磁界との双方の影響を受けることになる。ここ
で、電機子コイル53aを流れる電流と電機子コイル5
3bを流れる電流とは、その量が等しく方向が逆である
(図4において、Iは各電機子コイル中の電流方向を示
す)。そのため、各電流により発生する磁界は、その大
きさが等しく方向が逆となる。よって、ホール素子54
は両電機子コイル53a、53bと等距離にあるため、
電機子コイル53aへの通電により発生する磁束と電機
子コイル53bへの通電により発生する磁束とがホール
素子54の位置で相殺される。従って、ホール素子54
は、電機子コイルへの通電により発生する磁界の影響を
受けることなく、本来検知するべきロータマグネット5
2からの磁束のみを検知することになりロータマグネッ
ト52の位置を正確に検知することが可能になる。
る。コアレス電機子コイル53には、コアレス電機子コ
イル53をコイル基板とハンダ接続するために、巻始ま
りと巻終わり部に端子として余分に巻線を突出させ、巻
始端子55と巻終端子56としている。ここで、巻始端
子55と巻終端子56の突出方向はハンダ工程を簡単に
するため共に基板側にしている。端子が基板側にあるた
め、電機子コイルを際に端子部が基板のハンダ部で動く
ことがなく、ハンダ時に端部を押さえる工程が省略でき
る。なお、実施例の説明ではアキシャルギャップ型のブ
ラシレスモータであったが、それ以外のアウターロータ
型やインナーロータ型であっても同様な効果を有する。
極を交互に複数個有する界磁用マグネットと、該界磁用
マグネットの磁路内で該界磁用マグネットに対向して設
けられ互いに重畳しないで等間隔に設けられた複数個の
コアレス電機子コイルと、前記界磁用マグネットの回転
位置を検知するホール素子とを備えたブラシレスモータ
であって、前記界磁用マグネットの極数を2P(Pは正
の整数)にしたときに、外周の一部が円弧状に湾曲した
コアレス電機子コイルを3P個配設し、これらのコアレ
ス電機子コイルの内周側の相隣合った湾曲部分で形成さ
れた空間部に前記ホール素子を配設し、前記ブラシレス
モータの回転軸にポリゴンミラーを固定し、前記回転軸
をアキシャル方向に支持する磁気軸受と、前記回転軸を
ラジアル方向に支持する動圧空気軸受とを設けたので、
界磁用マグネットの極数を2P(Pは正の整数)にした
ときに、コアレス電機子コイルを3P個配設しているこ
と、ブラシレスモータの回転軸にポリゴンミラーを固定
し、前記回転軸をアキシャル方向に支持する磁気軸受
と、前記回転軸をラジアル方向に支持する動圧空気軸受
とを設けたこととにより、励磁周波数を低減させて制御
回路の駆動効率を向上させることが可能であり、また、
鉄損の発生を抑えて温度上昇を低減することができ、さ
らに、高速で高精度回転を行なわせることができ、特
に、コアレス電機子コイルの内周側の相隣合った湾曲部
分で形成された空間部に前記ホール素子を配設したこと
により、コイルの中心部に空間を必要としないためにコ
イルの巻径を小さくすることができ、これにより、コイ
ルの単位面積当りの発生磁束を高めると同時に基板面積
を小さくすることができて小型化することが可能である
という効果を有する。
スキャナーの一実施例を示す図であり、その全体構成を
示す断面図である。
用ロータマグネットの構成図である。
アレス電機子コイルの構成図である。
コイルの巻線を示す構成図である。
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】N,Sの等しい角度で磁化された磁極を交
互に複数個有する界磁用マグネットと、該界磁用マグネ
ットの磁路内で該界磁用マグネットに対向して設けられ
互いに重畳しないで等間隔に設けられた複数個のコアレ
ス電機子コイルと、前記界磁用マグネットの回転位置を
検知するホール素子とを備えたブラシレスモータであっ
て、前記界磁用マグネットの極数を2P(Pは正の整
数)にしたときに、外周の一部が円弧状に湾曲したコア
レス電機子コイルを3P個配設し、これらのコアレス電
機子コイルの内周側の相隣合った湾曲部分で形成された
空間部に前記ホール素子を配設し、前記ブラシレスモー
タの回転軸にポリゴンミラーを固定し、前記回転軸をア
キシャル方向に支持する磁気軸受と、前記回転軸をラジ
アル方向に支持する動圧空気軸受とを設けたことを特徴
とするブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6059685A JP2695613B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6059685A Expired - Fee Related JP2695613B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ブラシレスモータ |
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JPH01101169U (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-07 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP6059685A patent/JP2695613B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH07274467A (ja) | 1995-10-20 |
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