JPH05300717A - Ｄｃブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＤＣブラシレスモータに発生するトルクリップ
ルの波高を安価な構成で低減化する。 【構成】このアキシャルギャップ方式のＤＣブラシレス
モータは、ステータヨーク３にキャプスタン軸１５を中
心として１２０゜間隔で穴２１を３か所設けている。モ
ータの回転トルクは、微小に変動するトルクリップルを
もっており、ステータ金属基板１１とロータマグネット
１９との相対的な回転位置で最大となることから、この
位置に設けた穴２１より磁束を部分的に逃がし、磁束密
度を瞬間的に低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばＶＴＲ（ビデ
オ・テープ・レコーダ）、ＤＡＴ（デジタル・オーディ
オ・テープレコーダ）などのキャプスタン軸駆動を行う
ためのＤＣブラシレスモータに関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、ＶＴＲ、ＤＡＴなどの小型化が進
む中で、キャプスタン軸の駆動源として高精度で薄型化
および効率化が可能なモータが望まれている。そこで、
これらの条件に適したモータとして磁気構造が単純で、
しかも転流制御機構が小型にできるアキシャルギャップ
方式のＤＣ（直流）ブラシレスモータが多用される。

【０００４】図４はこのようなＤＣブラシレスモータの
一例を示す断面図である。同図において、１０１はモー
タを支持するハウジングである。このハウジング１０１
の一端には、平板状のステータヨーク１０３が取付けら
れており、このステータヨーク１０３の一方面には、駆
動回路（図示せず）、コイル１０５およびホール素子
（図示せず）を実装したステータ基板１０７が取付けら
れている。

【０００５】また、ハウジング１０１には、ベアリング
１０９を介してキャプスタン軸１１１が回転自在に取付
けられている。このキャプスタン軸１１１の一端には、
円盤状のロータヨーク１１３が固定されている。このロ
ータヨーク１１３には、８極からなるドーナツ状のロー
タマグネット１１５が搭載されている。このロータマグ
ネット１１５はキャプスタン軸１１１を中心に均等な角
度分割でＳ極およびＮ極を交互に着磁してなっている。
また、ロータマグネット１１５とコイル１０５とは、非
接触で対向配置されている。

【０００６】図５はこのＤＣブラシレスモータの駆動回
路の構成を示す回路図である。

【０００７】同図において、１０５ａ〜１０５ｃはそれ
ぞれ１２０゜の位相差で駆動電流が供給されるＵ相、Ｖ
相、Ｗ相のコイルである。２０１ａ〜２０１ｃはＳ極、
Ｎ極の位置を検知してそれぞれの検出に応じた検出信号
を出力する各相のホール素子である。２０３は外部から
の正逆転信号（CW/CCW）およびホール素子２０１ａ〜２
０１ｃからの検出信号を入力することで位相差をもった
スイッチング信号を出力する３相ロジック回路である。
２０５は６個の出力トランジスタ２０７ａ〜２０７ｃ、
２０９ａ〜２０９ｃと３個のダイオード２１１ａ〜２１
１ｃとで構成され、３相ロジック回路２０３からのスイ
ッチング信号等によって、電源（Vs）から供給される駆
動電流の相切り替えを行う転流回路である。

【０００８】この駆動回路では、正逆転信号と共にホー
ル素子２０１ａ〜２０１ｃからの検出信号が３相ロジッ
ク２０３に入力される。これにより駆動電流は隣り合う
２つのコイル（１０５ａ〜１０５ｃのうちの２つ）に１
２０゜の位相差で供給されながら順次切り替わる。この
結果、コイル１０５ａ〜１０５ｃの周辺に回転磁界が発
生し、この回転磁界とロータマグネット１１５とが磁気
的に作用し合ってモータは回転する。

【０００９】ところで、このような駆動回路をもつモー
タの場合、ロータマグネット１１５の着磁がフル着磁状
態であっても、転流回路で相切り替えが行われる瞬間に
は、各相間の回転トルクは一定にならない。これはモー
タの磁気的作用がロータマグネット１１５とコイルの相
対位置で変動するためである。例えば、ある１つのコイ
ルに着目すると、ロータマグネット１１５のＮ極、Ｓ極
の境界がコイルを通過する瞬間に回転トルクは最大とな
り、かつ１つの磁極とコイルが重なる状態で回転トルク
は最小となる。これをトルクリップル１回と数えると、
駆動方式の相数とロータマグネット１１５の着磁極数か
らモータ１回転のトルクリップル数が求められる。３相
８極のモータでは、モータ１回転で２４回のトルクリッ
プルが発生し、ＶＴＲやＤＡＴのような低回転、高精度
の回転性を要求するメカニズムにおいては、このトルク
リップルが性能に多大な影響を及ぼす。

【００１０】そこで従来は、ロータマグネット１１５に
主着磁のほかに補助着磁を追加することで、このロータ
マグネット１１５のＮ極、Ｓ極の境界が１個のコイルを
通過する瞬間、回転磁界を弱めてリップル幅を減らす方
法が用いられている。

【００１１】しかしながら、この方法ではロータマグネ
ット１１５の製作に補助着磁のための工程が追加される
ことになりコストアップとなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のＤＣ
ブラシレスモータでは、相切り替えに伴って波高の大き
なトルクリップルが発生するという問題がある。

【００１３】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、安価な構成でトルクリップルの波高を
低減化することのできるＤＣブラシレスモータの提供を
目的とする。

【００１４】［発明の構成］

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のＤＣブラシレス
モータは、コイルを搭載したステータ金属基板を有する
アキシャルギャップ方式のＤＣブラシレスモータにおい
て、前記ステータ金属基板に、駆動方式の相数に応じた
数の穴をモータ回転軸を中心に均等角度に分散させて設
けたことを特徴としている。

【００１６】

【作用】本発明のＤＣブラシレスモータは、ステータ金
属基板に駆動方式の相数に応じた数の穴を、モータ回転
軸を中心に均等角度に分散させて設けることで、最大ト
ルクが発生するステータ金属基板とロータマグネットと
の相対的な回転位置での磁束をこの穴から放出すること
により、トルクリップルの波高を低減することができ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づい
て説明する。

【００１８】図１は本発明に係る一実施例のアキシャル
ギャップ方式の３相８極全波駆動キャプスタンモータを
示す分解斜視図である。

【００１９】同図において、１はモータを支持するハウ
ジングである。このハウジング１の一端には、金属製の
ステータヨーク３が取付けられており、このステータヨ
ーク３の一方面には、駆動回路（図示せず）、６個のコ
イル５ａ〜５ｆおよび３個のホール素子７ａ〜７ｃを実
装したステータ基板９が取付けられている。そして、ス
テータヨーク３とステータ基板９によってステータ金属
基板１１が構成されている。

【００２０】また、ハウジング１には、ベアリング（図
示せず）を介してキャプスタン軸１５が回転自在に取付
けられている。このキャプスタン軸１５には、円盤状の
ロータヨーク１７が固定されている。さらにこのロータ
ヨーク１７には、８極からなるドーナツ状のロータマグ
ネット１９が搭載されている。このロータマグネット１
９はキャプスタン軸１５を中心に均等な角度分割でＳ極
およびＮ極を交互に着磁してなっている。また、このロ
ータマグネット１９とコイル５ａ〜５ｆとは、非接触で
対向配置されている。

【００２１】図２は上記のステータ金属基板１１を平面
上にまとめて示した平面図である。図中、ステータ金属
基板１１はステータヨーク３とステータ基板（図示せ
ず）とをステータヨーク３側から透視した図であり、す
べて実線で示す。

【００２２】同図において、コイル５ａ〜５ｆはロータ
マグネット１９と対向するステータ基板（図示せず）下
面に実装されている。ここでは、５ａおよび５ｄの各コ
イルがＵ相に、５ｂおよび５ｅの各コイルがＶ相に、５
ｃおよび５ｆの各コイルがＷ相に対応している。これら
各ペアのコイルは、互いにキャプスタン軸１５を中心に
対向する位置関係を有して配置される。またステータ基
板９上のＵ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ代表する各コイル
５ａ、５ｂ、５ｃ内の位置には、それぞれのホール素子
７ａ、７ｂ、７ｃが配置されている。

【００２３】一方、ステータヨーク３には、駆動方式の
相数に応じて選ばれた数、例えば３つの穴２１が穿設さ
れている。各穴２１はキャプスタン軸１５を中心に均等
角度（例えば１２０゜）に分配して設けられ、かつこの
実施例においては、ステータ基板９上の各相のコイル５
ａ、５ｅ、５ｆ内の位置を選んで設けられている。

【００２４】また、この穴２１の大きさ、形およびコイ
ル５ａ〜５ｆとの位置関係については実験によりトルク
リップルの波高が小さくなるよう選択することが望まし
い。図３はこのモータの回転角と各相駆動電流および回
転角と回転トルクとの関係を示す図である。同図におい
て、Ａ、Ｂ、Ｃの波形はモータの回転角に応じて各Ｕ
相、Ｖ相、Ｗ相のコイルに供給される駆動電流を示す。
このモータは３相全波駆動方式であるため、供給される
駆動電流は各相間で１２０゜の位相をもつと共に流れる
向きも切り替わる。そしてこれらＡ、Ｂ、Ｃの波形をも
った駆動電流が各相に供給されることによりモータは回
転する。

【００２５】またＤはステータヨーク３に穴２１を設け
る前の波形あり実線で示す。Ｅはステータヨーク３に穴
２１を設けた場合の波形であり点線で示す。トルクリッ
プルの高くなっている部分は、従来例で説明したとお
り、ロータマグネット１９のＳ極、Ｎ極の境界が６個の
コイル５ａ〜５ｆのどれかと重なった瞬間であり、磁束
密度が最大となっている部分でもある。

【００２６】この図から明らかなように、本実施例でト
ルクリップルの最大値は従来において発生したトルクリ
ップルの最大値よりも小さくなっており、トルクリップ
ルの波高ｔ１を低減化することが達成できた。

【００２７】これは、最大トルクが発生するステータ基
板９とロータマグネット１９との相対的な回転位置での
磁束をステータ基板９に設けた穴２１より部分的に逃が
すことにより、磁束密度を瞬間的に低下させたことに起
因する。

【００２８】このようにして、モータの回転トルクの変
動が少なくなり、トルクリップルは図３で示すトルクリ
ップルの波高ｔ２のように減少した。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＤＣブラシ
レスモータによれば、ステータ金属基板に穴を設けるだ
けでトルクリップルの波高を低減化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に示す一実施例のＤＣブラシレスモータ
の構成を説明するための分解斜視図である。

【図２】この実施例におけるステータ金属基板を平面上
にまとめて示す平面図である。

【図３】この実施例におけるコイル駆動電流と回転トル
クの関係を示す図である。

【図４】従来のＤＣブラシレスモータの構成を説明する
ための断面図である。

【図５】この従来例における駆動回路を説明するための
回路図である。

【符号の説明】

３…ステータヨーク、５ａ〜５ｆ…コイル、１１…ステ
ータ金属基板、１５…キャプスタン軸、１７…ロータヨ
ーク、１９…ロータマグネット、２１…穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルを搭載したステータ金属基板を有
   するアキシャルギャップ方式のＤＣブラシレスモータに
   おいて、 前記ステータ金属基板に、駆動方式の相数に応じた数の
   穴をモータ回転軸を中心に均等角度に分散させて設けた
   ことを特徴とするＤＣブラシレスモータ。