JPS62225159A - 周波数発電機内蔵軸方向空隙型電動機 - 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】 〔発明の産業上の利用分野〕 本発明は、ポータプル３．５インチフロッピーディスク
のスピンドルモータ等に用いて有用な周波数発電機内蔵
軸方向空隙！’ｒｌ！動機に関する。

［従来技術とその問題点］ ３．５インチマイクロフロッピーディスクドライブ［Ｍ
ＦＤＤ］やハードディスク［ＨＤＤ］等では、そのスピ
ンドルモータとして、軸方向空隙型ブラシレスモータが
多く採用されている。

かかる軸方向空隙型ブラシレスモータは、モータ形状を
薄くできること、ブラシレスモータとなっていることか
ら長寿命となるので、ＭＦＤＤやＨＤＤ等のスピンドル
モータに用いて非常に有用である。

またＭＦＤＤやＨＤＤ等のスピンドルモータに用いる軸
方向空隙型ブラシレスモータでは、モータを定速回転さ
せるために周波数発電機を内蔵している。

この周波数発電機内蔵軸方向空隙型ブラシレスモータの
代表的な構造例を説明すると、その一つとしては、界磁
マグネット（メインマグネット）が回転子となっており
、それと対向する固定側に電機子コイル群からなるステ
ータ電機子を配設し、該ステータＴＩｔ種子と面対向す
る上に周波数発電機形成用のくし歯状の導電パターン（
以下、ＦＧパターンという）を形成したプリント配線基
板を配設したものとなっている。

このブラシレスモータよりも、更に多くの周波数Ｃ号を
得るための別の代表的な軸方向空隙型ブラシレスモータ
では、界磁マグネットに更にＮ。

Ｓの磁極を微細なピッチで多極着磁して周波数発電機形
成用多極着磁部を形成した界磁マグネットを用いている
。

このブラシレスモータは、前記のブラシレスモータに比
較して性能の良い周波数信号を得ることができるが、界
磁マグネットに周波数発電機形成用多極着磁部を形成し
ているため、その分だけ。

界ｍマグネットの磁束が弱まるため、ブラシレスモータ
の効率が劣化する。

また上記２つの代表的な軸方向空隙型ブラシレスモータ
では、ステータ電機子の上にＦＣパターンを形成したプ
リント配線基板を配設する必要があるが、このプリント
配線基板の厚みだけ軸方向の磁界のエアギャップの長さ
が増加するため、その分だけ効率が、四くなると共に軸
方向に厚みのあるモータとなる欠点がある。

また別の代表的な軸方向空隙型ブラシレスモータでは、
ロータヨークに界磁マグネットを配設すると共に該界磁
マグネットの外周に別個に形成したＮ、Ｓの磁極を微細
なピッチで多極着磁した周波散発゛屯機用多極着磁マグ
ネットを配設し、該多極着磁マグネットと面対向する固
定側にＦＣパターンを形成したプリント配ｋＱ基板を配
設したものとなっている。

この方式によると、エアギャップの長さが増加しないも
のの’５ＰＪ、ブラシレスモータを径方向に長くする欠
点がある。

また上記代表的な軸方向空隙型ブラシレスモータでは、
界磁マグネットが回転するため、界磁マグネットの位置
を検出するためのホール素子、ホールＩＣ笠の高価な磁
電変換素子を用いると共に其の素子からの信号に基き、
電機子コイルに所定方向の通ＴＩｔ！／］換を行うため
に多数の半導体を用いた転流回路を用いなければならず
、高価になる欠点がある。

もしも安価に周波数発電機内蔵軸方向空隙型電動機を得
るには、ブラシと整流子を用いて整流を行う整流装置を
用いる電機子が回転子となっており、界磁マグネットが
固定子となっている形式の整流子軸方向空隙型電ｇＪＪ
ａを採用するのが望ましい。

特に寿命の点では、ある程度保証されていれば良く、ま
た安価に形成しなければならない装設に用いるには、上
記整流子軸方向空隙型電動機を用いる方が多くの場合メ
リットがある。

そこで先に本発明者は、回転電機子をプラスチックマグ
ネットでモールドし、該回転ｍ種子の外周部のプラスチ
ックマグネットにラジアル配向着磁のＮ、Ｓの磁極を周
方向に微細なピッチで多極着磁して周波数発電機形成用
多極！Ｉ！マグネット（ＦＧマグネットという）を形成
し、該ＦＧマグネットに径方向の空隙を介して固定側に
ＦＧパターンを形成した周波数発電機内蔵軸方向空隙型
電動機を得て、従来の欠点を解消した。

しかしながら１回転電機子全体をプラスチックマグネッ
トでモールドすることは難しく、電機子コイルが変形し
たりして１品質の一定管理がやっかいであった。

回転電機子全体をプラスチックマグネ−／　）でモール
ドすることの困難さは、当該プラスチックマグネットが
プラスチックよりもモールド時の圧力が大きいために、
電機子コイルが変形することに起因する。

またそのために、回転電機子の外周に厚みを薄くプラス
チックマグネットをモールド形成することが容易に出来
ないものとなっている。

［本発明の課８］ 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
５回転電機子にラジアル配向着磁のＮ。

Ｓの磁極を周方向に沿って多極ｆｉｌｊｌして周波数発
電機形成用多極着磁マグネットを形成し、該周波数発電
機形成用多極：？７磁マグネットと径方向の空隙を介し
て固定側に周波散発゛框機形成用のくし歯状の導電パタ
ーンを形成した周波数発ｍ機内蔵軸方向空隙型″屯！！
ｌ１機を形成しても、該電動機が軸方向に厚みのあるも
のになったり、エアギャップが大きくなって効率が悪く
なったり、また径方向に大きくなったりしないようにし
たり、更にほこのような周波数発電機内蔵軸方向空隙型
電動機を容易且つ安価に址産形成できるようにすること
を課題になされたものである。

［本発明の課題達成手段］ かかる本発明の課題は、Ｎ、Ｓの磁極を複数個有する界
磁マグネットを回転子とし、該界磁マグネットと軸方向
の空隙を介して面対向する［ｆｉ子を回転子とした軸方
向空隙型電動機において、上記′Ｉｔｔ機子は種子子コ
イル間にラジアル配向着磁のＮ、Ｓの磁極を周方向に多
極２１７磁した周波数発電機用多極、η磁マグネットを
設けて一体して回転するようになし、上記周波散発゛心
機用多極着磁マグネットと対向する固定側にくし歯状の
周波数発電機形成用の導電パターンを形成した周波散発
′ｒＩｉ機内蔵軸方向空隙型電０機を提供することによ
って達成できる。

［本発明の実施例］ 第１図は本発明の１実施例としての周波数発電機内蔵軸
方向空隙型電動ａｌｌの縦断面図、第２図回転覆機子の
斜視図、第３図は界磁マグネ−／　）の下面図、第４図
は周波数発電機形成用のくし歯状・導電パターン（以下
、ＦＣパターンという）の斜゛視図、第５図は界磁マグ
ネットと回転ｉｔ機子との展開図である。

以下、第１図乃至第９図を中心に本発明の１実施例を説
ＩＪ＋する。

第１図を参照して１周波数発′ｌ′Ｉｔａ内蔵軸方向空
隙型電動機ｌは、ステータヨーク２の中央部にベアリン
グハウス３を固定し、該ベアリングｌ−ウス３の内周に
ベアリング４−１．４−２を装若し、該ベアリング４−
１．４−２によって回転軸５を回動自在に軸支している
。

６を介在させている。

ステータヨーク２の下面には、第３図で示すようなフラ
ットな円環状の界磁マグネット７を固定している。

該界磁マグネット７は、Ｎ、Ｓの磁極が９０度の等しい
開角で、交互に着磁された４極のものを用いている。

界磁マグネット７の外周には、第１図及び第４図に示す
ようなくし歯状の周波散発ＴＩ！機形成用ＦＧパターン
８を内面に形成したリング状のプリント配線基板９を配
設している。

界磁マグネット７の中央部の透孔と対向するステータヨ
ーク２には、９０Ｊｆの開角で２個のブラシｌＯが配設
されている（ｔ５１図及び第５図参照）。

ブラシｔｏ−１、ｔｏ−２は、図示しないり一を ド線に接続され、それぞれのリード線−介して正側ｉ！
源、負側電源に接続されている。

タ ロータヨーク１４は、螺子ｔｆによって回転軸５と一体
化されて回転するようになっている。

ロータヨーク１４の上面には、第２図に示すようにコア
レス回転電機子１５が固定せれて、界磁マグネット７と
相対的回動をなすようになっている。

コアレス回転ＴＩｔ機子１５は、３個の空心型電機子−
コイル１６−１．−・−，１６−３を互いに重ならない
ように等間隔ピッチで配設したものをプラスチック１７
でモールドして円板状に一体形成したものとなっている
。

尚、電機子コイル１８−１．・・・、１６−３の周方向
の導体部１６ｂ、１６ｃは、発生トルクに寄与しない導
体部となっている。半径方向の導体部１６ａ、１６ａ’
が１発生トルクに寄与する導体部となっている。

軸方向空隙型電動ａ１を性能が良く且つ効率の良いもの
に形成するために、゛心機子コイル１Ｂ−１、・・・、
１６−３は、半径方向の導体部１６ａと１６ａ’の開角
（この場合、導体部１６ａ。

１６ａ゛の中心部を選択する）を界磁マグネット７の一
１ａ極の幅と等しい空心型のものを選択している。

尚、界磁マグネット７の一磁極の開角は、９０度となっ
ているので、電機子コイル１６−１．−拳・、１Ｂ−３
の開角は９０度となっており、また電機子コイル１６−
１．・・・、１６−３は１２０度の等しい等間隔配置で
配設されている。

上記電機子コイル１６−１．・・・、１６−３をプラス
チック１７でモールドする際、　’Ｉｔｆ機子コイル１
６−１．・・・、１Ｂ−３の空心部１８までは、プラス
チックでモールドする必要はない。

′Ｉｔ機子コイル１６−１．命・・、１６−３をプラス
チックでモールドして円板状に形成する際。

′ｒｒｔ機子＝種子ル１８−１　、ａ　−−，１６−３
間ノ外周部の上記ＦＧパターン８と径方向の空隙を介し
て対向する位置に２色成型法等により、プラスチックマ
グネット１９を一体形成している。

プラスチックマグネッ）１９には、第２図に示すように
１　ラジアル配向着磁のＮ、Ｓの磁極を細かなピッチで
周方向に多極着磁して周波数発電機形成用多極着磁マグ
ネット２０（以下、ＦＣマグネットという）を形成して
いる。

この場合、プラスチックマグネット１９への上記多極着
磁は、回転電機子１５をプラスチックマグネット１９を
一体化した後に行なっても良く、または一体化する前に
行なってもよいことは言うまでもない。

回転電機子１５の中央部の回転軸５の外周には、６個の
ｍ流子片２１−１−−．２１−６からなる整流子２１が
固定され、２個のブラシ１０−１．１０−２と摺接して
、整流作用がなされるようになっている。

尚、ＦＧパターン８は、軸方向の導体部８ａが発電に寄
与する導体部で、この導体部８ａがＦＧマグネット２０
のＮ、Ｓの磁極相対的に回動してさえぎることで、起電
力が発生するので、端子８ｂから回転速度に応じた周波
数信号が得られる。

尚、この実施例のように３個のＦＣマグネット２０が分
離されている場合でも、ＦＧパターン８が全周に渡って
形成されているので、周波数発電機が全周植分型となる
ので、精度の良い回転速度用の周波数信号が得られる。

この周波数信号を増幅、整流して、Ｆ／Ｖ’＆換回路に
裏回路速度制御用電圧に変換し、この電圧を基に電動機
１を定速制御することができる争 ｔ５５図は、界磁マグネッ）７　（７−１・・、７−４
）とＷ種子コイル１８−１．・・・。

１６−３との展開図を示す。

この展開図から明らかなように３個の電機子コイ７Ｌ、
１６−１．”・・、１６−３は互いに重ならないように
等間隔に配設されている。

電機子コイル１６−１の一方の端子は、整流子片２１−
１に接続され、他方の端子は電機子コイル１６−２及び
電機子コイル１６−３の他方の端子と共通接続されてい
る。電機子コイル１６−２の一方の端子は、整流子片２
１−３に接続されている０Ｍ１機子コイル１６−３の一
方の端子は、整流子片２１−２に接続されている。

すなわち、この実施例では、Ｙ型結線となっている。

また図の状態では、ブラシ１２−１は整流子片２１−２
に摺接し、ブラシ１２−２は整流子片２１−４にｊ合接
している。

ブラシ１２−１は正側［源端子２２−１に接続され、ブ
ラシ２２−２は負側電源端子２２−２に接続されている
。

従って、この状態では、図に示すようにＭＬ電機子フィ
ル１６２．１６−３に矢印方向の電流が流れ、ｆｌｉ機
子コイル１６−２　、１６−３の有効導体部によって、
矢印方向にＢ゛で示すような回転トルクが発生し、全体
として矢印方向にＢで示す回転トルクが発生し、回転Ｍ
Ｌ電機子５が同方向に回転する。

［その他の実施例］ 上記実施例では、ロータヨーク１４にプラスチック１７
でモールドした回転＊様子１５を固定した例を示したが
、ロータヨーク１４を設けず、回転電機子１５を直接、
回転軸５に一体化して回転するようにしてもよい。

またＦＣＣダグット２０としてプラスチックマグネット
１９を用いた例を示したが、プラスチックマグネッ）１
９に限る必要はなく、他の種類のマグネットでもよい。

またＦＧマグネット２０は電機子コイル１６−１・・１
６−３ＪＩＴと一体化することが望ましいが、必ずしも
このようにする必要はなく、電機子コイル１Ｂ−１と１
８−２．１６−２と１６−３．１６−３と１６−１間に
設ければ良い。

例えば、ロータヨーク１４を用いる場合には。

電機子コイル１６−１．・・・、１Ｂ−３１￥及びＦＣ
マグネット２０を上記ロータヨーク１４に貼Ｒ等の手段
で固定することでプラスチック１７と一体化したと同様
になし得るからである。

また、上記例では、４極の界磁マグネット７と３個ノｉ
ｔ機子＝＋イル１Ｂ−１、Ｑ・・、　１６−３を用いた
例を示したが９これに限るものではないことはごうまで
もない。

また゛電機子コイルは、所謂シートコイル、プリントコ
イルと呼ばれるものにも適用があることは言うまでもな
い。

また界磁マグネット７は、各磁極が一体したリング状の
ものを用いているが、一体化したものでなくてもよく、
界磁マグネット７あるいは各磁極及び電機子コイル１Ｂ
−１，−・・１６−３の形状もスキュー状２円形等適宜
設計仕様に基いて最適と思われるものを選択しても良い
ことはいうまでもない。

［発明の効果］ 本発明の周波数発電機内蔵軸方向空隙型電動機は、整流
子軸方向空隙型電動機でありながら、軸方向空隙型ブラ
シレスモータ同様のＦＣＣダグットとＦＣパターンを用
いた周ｍｅ発電機を合理的に内蔵でき、しかもエアギャ
ップを大きくして効率を劣化させたり、電！Ｉｌ１機の
軸方向の厚みを増加させたり、また径方向に長い軸方向
空隙ｆｆ１１ｆｔ動機にすることがない利点がある。

また未発明の７Ｉ！！！ＪＩａは、整流子軸方向空隙型
電動機となっているので、周波数発電機を内蔵しても軸
方向空隙型ブラシレスモータに比較して、安価にａ産で
きる。

また本発明の電動機によれば、従来の周波数発Ｔｔｔ機
内蔵整流了゛社動機に比較しても径方向に短く、構造が
簡単で、且つ安価に量産できる効果がある。

またＦＣマグネットは、電機子全体をプラスチックマグ
ネットでモールドせず１Ｍｉ機子フィル間位置にプラス
チックマグネットをモールド形成し、該プラスチックマ
グネットに多極Ｅｌ？１して。

ＦＧマグネットを形成しているので、プラスチックマグ
ネットが高い圧力を備えていても、ｔｔ電機子コイル変
形せず、一定品質の電機子が容易且つ迅速に得られるの
で、周波数発電機内蔵軸方向空隙空電！ｌＩ機を安価に
量産できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

ｆｆ１１図は本発明の１実施例としての周波数発電機内
蔵軸方向空隙型電動機の縦断面図、第２図は回転子の斜
視図、第３図は界磁マグネットの下面図、ｊ７Ｓ４図は
周波数発電機形成用のくし歯状導電パターン（ＦＣパタ
ーン）の斜視図、ｆｆ５５図は界磁マグネットと電機子
コイル群との展開図である。 ［符号の説明］ １・・・周波数発電機内蔵軸方向空隙型電動機、２畢・
・ステータヨーク、３・ｅ・ベアリングハウス、４−１
．４−２・・魯ベアリング。 ５＃・９回転軸、６・＄・カラー、７・・ｅ回転軸、８
・・・Ｌ１波数発電機形成用導電パターン（ＦＣパター
ン）、９・拳−プリント配線基板。 １０−１．１０−２−−−ブラシ、１４−ｓ−。 −タヨーク、１５−・・コアレス回転Ｍｉ機子。 １Ｂ−１，−−・、１６−３−−・電機子コイル、１６
ａ、ｌｅａ’・＠−発生トルクに寄与する導体部、１６
ｂ、１８ｃ・・ｅ発生トルクに寄与しない導体部、１７
−一会プラスチツク、！８・ｅ・空心部、１９−φ・プ
ラスチックマグネット、２０・φ・周波数発電機形成用
多極着磁マグネット（ＦＧマグネット）、２１−・・！
ｉｉ流子、２１−１．拳争・２１−６φ・・整ｌ≦Ｅ子
片、２２−１・・・正側電源端子、２２−２・ｅ・負側
電源端子。 第１図 第２図 第３１　　　　　第４図 楯５図 手続補正書（自発） 昭和６１年１り月／舛日 １、事件の表示 特願昭６１−８６００２号 ２、発明の名称 周波数発電機内蔵軸方向空隙型電動機 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　神奈川県大和市中央林間４丁目９番４号イケン 氏名　株式会社　シコ　−技研 シ　ラ　　キ　　　　　　　マナブ 代表者　白木　　学　　　、Ｉ ４、補正の対象 ５−補正の内容 に訂正する。 子１に訂正する。 ２、特許請求の範囲 （１）Ｎ、Ｓの磁極を複ａ個有する界磁マグネットを圧
定ユとし、該界磁マグネットと軸方向の空隙を介して面
対向する電機子を回転子とした軸方向空隙型電動機にお
いて、上記Ｔｒｔｍ子は電機子コイル間にラジアル配向
着磁のＮ、Ｓの磁極を周方向に多極着磁した周波数発電
機用多極着磁マグネットを設けて一体して回転するよう
になし、上記周波数発電機用多極着磁マグネットと対向
する固定側にくし歯状の周波数発電機形成用の導電パタ
ーンを形成してなる、周波散発’ｉｔ機内蔵軸方向空隙
型電動機。 （２）上記周波数発電機用多極着磁マグネットは、電機
子コイル群をプラスチックでモールドして円板状に形成
する際に電機子コイル間位置に一体形成してなる、特許
請求の範囲第（１）項記載の周波数発電機内蔵軸方向空
隙Ｗ［動機。 （３）上記周波数発電機用多極着磁マグネットは、電機
子コイル群をプラスチックでモールドして円板状に形成
すると共に上記電機子コイル同位ｔをプラスチックマグ
ネットでモールド形成し、該プラスチックマグネットに
ラジアル配向着磁のＮ、Ｓの磁極を周方向に沿って多極
着磁して形成してなる。特許請求の範囲第（１）項また
は第（２）項記載の周波数句Ｍｊｔａ内蔵軸方向空隙型
電動機。 （４）上記周波散発ＴｆＬ機形成用の導電パターンは、
上記開披数句１！機用多極着磁マグネットと径方向の空
隙を介して対向するプリント配線基板に形成してなる。 特許請求の範囲第（１）項乃至第（３）項いずれかに記
載の周波数発電機内蔵軸方向空隙空電Ｄ　４’）！。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ、Ｓの磁極を複数個有する界磁マグネットを回
   転子とし、該界磁マグネットと軸方向の空隙を介して面
   対向する電機子を回転子とした軸方向空隙型電動機にお
   いて、上記電機子は電機子コイル間にラジアル配向着磁
   のＮ、Ｓの磁極を周方向に多極着磁した周波数発電機用
   多極着磁マグネットを設けて一体して回転するようにな
   し、上記周波数発電機用多極着磁マグネットと対向する
   固定側にくし歯状の周波数発電機形成用の導電パターン
   を形成してなる、周波数発電機内蔵軸方向空隙型電動機
   。
2. （２）上記周波数発電機用多極着磁マグネットは、電機
   子コイル群をプラスチックでモールドして円板状に形成
   する際に電機子コイル間位置に一体形成してなる、特許
   請求の範囲第（１）項記載の周波数発電機内蔵軸方向空
   隙型電動機。
3. （３）上記周波数発電機用多極着磁マグネットは、電機
   子コイル群をプラスチックでモールドして円板状に形成
   すると共に上記電機子コイル間位置をプラスチックマグ
   ネットでモールド形成し、該プラスチックマグネットに
   ラジアル配向着磁のＮ、Ｓの磁極を周方向に沿って多極
   着磁して形成してなる、特許請求の範囲第（１）項また
   は第（２）項記載の周波数発電機内蔵軸方向空隙型電動
   機。
4. （４）上記周波数発電機形成用の導電パターンは、上記
   周波数発電機用多極着磁マグネットと径方向の空隙を介
   して対向するプリント配線基板に形成してなる、特許請
   求の範囲第（１）項乃至第（３）項いずれかに記載の周
   波数発電機内蔵軸方向空隙型電動機。