JPS62230345A - ブラシレスモ−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） 本発明は、ブラシレスモータに関するものであり、特に
、ブラシレスモータのロータの回転を検知する素子の配
置構造に関するものである。

（従来の技術） コンピュータ等のバックアップ用記憶装置のスピンドル
駆動用モータとしてＤＣＣブラシレスモータ用いられる
。かかる用途のＤＣＣブラシレスモータ高速回転が要求
されると共に、スタート、ストップを繰り返すために即
起動性、即停止性が要求される。また、記憶装置の薄型
化からくるモータの薄型化の要求もあり、低慣性型のイ
ンナーロータ型偏平ＤＣブラシレスモークについて検討
されている。さらに、記憶装置のスピンドル駆動”用モ
ータには、回転速度制御のために、例えば、１回転当た
り数パルスのタコジェネレータ付が要求される。

これらの要求を満たすべく第１３図乃至第１６図に示さ
れているような構造のブラシレスモータが提案されてい
る。但し、これらのブラシレスモータは未だ公知ではな
い。

まず、第１３図乃至第１５図に示されているブラシレス
モータについて説明する。このモータは、ステータのス
゛ロット数が１２、ロータの磁極数が８極になっている
。第１３図乃至第１５図において、カップ状のケース１
１の開放端部には取付板１２が固定されており、ケース
１１と取付板１２とによって軸受１４．１５を介し軸１
３が回転自在に保持されている。取付板１２側から突出
した軸１３の端部にはキャブスタン１６が取りつけられ
ている。ケース１１の内周側にはステータコア１７が固
定されている。ステータコア１７は複数の磁極１７ａを
有し、これら各磁１１７ａにはコイル１８が巻回されて
いる。上記軸１３には、外周にロータマグネット２０が
固着されたマグネットホルダ１９が固着されており、ロ
ータマグネット２０がホルダ１９と共にステータコア１
７の内周側で自由に回転しうるようになっている。ケー
ス１１の内底部には、ホールＴＣ２３が接続された回路
基板２２が取りつけられている。ホールＩＣ２３はロー
タマグネット２０の下端面と対向している。マグネット
ホルダ１９の下端面にはタコジェネレータ用マグネット
２１が固着されており、このマグネット２１は回路基板
２２に上にプリントされた発電コイルパターンと対向し
ている。回路基板２２の一部はケース１１に形成された
孔１１ａから外方に突出し、この回路基板２２の突出部
にリード線２４が接続されている。

上記ブラシレスモータには、次のような問題点がある。

（１）駆動用のマグネットとタコジェネレータ用のマグ
ネットとが別々に存在し、これを一体に組み立てるため
、ロータが高価になる。

（２）駆動用マグネットの端面から出る磁束が少なく、
この少ない磁束を拾ってホールＩＣを動作させるように
なっているため、ホールＩＣの出力波形の切れが悪く、
効率が悪い。

（３）ホールＩＣと駆動用マグネットとのギャップ調整
及びタコジェネレータ用マグネットと回路一基板とのギ
ャップ調整が必要であり、両方を調整することは難しい
。

（４）ステータからの漏れ磁束のためホールＩＣが誤動
作することがある。

（５）ステータコアとホールＩＣとを目視又は治具合わ
せにより位置決めしなければならない。

（６）ケース側部に回路基板の出口となる長孔を形成す
る必要があるが、回路基板はケースの内底部に接着によ
って固定されるため密着させる必要があり、そのため、
ケースの長孔はケース底面から突出部がないように形成
する必要があり、加工が面倒である（第１５図参照）。

（７）回路基板の面積が太き（なり、コスト上昇の原因
となる。

（８）ケースと取付板はかしめ方式であり、モータを各
種機器に取りつける際にかしめ部分の突出部を逃がす必
要があり、多くの取付スペースを要する。

このような多くの問題点を少しでも解消すべく第１６図
に示されているようなブラシレスモータが提案されてい
る。第１６図のブラシレスモータが前記ブラシレスモー
タと異なる第１の点は、駆動用マグネットとタコジェネ
レータ用マグネットとをプラスチックマグネットで一体
成形し、これをロータマグネット２５としたことである
。これにより前述の問題点く１）を解消した。また、前
記問題点（６）（７）を解消するために、回路基板２６
を取付板１２側に固定し、リード線を回路基板２６と取
付板１２を通してモータの内部に半田付けした。このた
め、リード線用の孔はプレスによって形成することがで
きるし、回路基板を小さくすることができ、また、リー
ド線の固定をモータ内部で処理できるため、モータの取
付スペースをより小さくすることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、第１６図のブラシレスモータでも、前記問題点
（２）乃至（５）は未解決である。しかも第１６図のブ
ラシレスモータでは、前記欠点（５）の解消は一層困難
になった。即ち、ステータコアをケースに固定したのち
、回路基板を有する取付板をケースに嵌め合わせるため
、ホールＩＣとステータコアの位置関係は、ステータコ
アをケースに固定するときに決まうてしまうからである
。

また、ステータのコイルのリード線は、取付板をケース
に嵌め合わせる前に回路基板に半田付けされているため
、取付板をケースに嵌め合わせるときにリード線がたる
み、リード線がロータに触れたり、ケースと取付板との
間にリード線を挟み込んでしまうおそれがある。

本発明は、以上述べたような問題点を解消すべくなされ
たもので、ロータの外周面と対向して回転検知素子を配
置できるようにしてロータのコミュテイション信号が確
実に得られるようにし、また、ホールｔＣの取付スペー
スが容易に得られるようにして薄型化及び軽量化が可能
なブラシレスモータを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るブラシレスモータは、複数の磁極のうちの
一部の磁極が取り除かれ、残りの磁極には、取り除力？
れた磁極があたかも存在するかのような順で各相のコイ
ルが巻回されたステータと、取り除かれた磁極空間に設
けられたロータの回転を検知する素子とを具備すること
を特徴とする。

（作用） ステータは複数の磁極のうちの一部が取り除かれ、残り
の磁極には、取り除かれた磁極があたかも存在するかの
ような順で各相のコイルが巻回されているため、各相の
コイルに所定の順に通電することによりモータは回転駆
動される。ロータの回転を検知する素子は、取り除かれ
た磁極空間に設けられるため、上記素子はロータの外周
面と対向することになり、回転信号を確実に検知するこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明に係るブラシレスモータの実施例を第１図
乃至第１２図を参照しながら説明する。

第１図乃至第５図において、カップ状のケース３１の開
放端部には取付板３２が固定されており、ケース３１と
取付板３２とによって軸受３４．３５を介し軸３３が回
転自在に支持されている。取付板３２から突出した軸３
３の端部にはキャプスタン３６が取りつけられている。

ケース３１の内周面側にはステータコア３７が固定され
ている。ステータコア３７は、第１図に示されているよ
うに、リング状の基部から内方に複数の磁極３７ａを突
出させてなり、１２極の磁極のうちの３極を所定の順で
取り除いた形に形成されている。ステータコア３７は、
そのリング状基部の第２図において上端面を、第４図に
詳細に示されているようなケース３１に形成された内方
への打ち出し部３１ａで押さえることにより軸３３方向
の位置決めがなされている。第１図において、■■■は
それぞれｌ相、２相、３相のコイル３８を巻回すべき磁
極を示している。ステータコア３７の残りの各磁極３７
ａにはコイル３８が巻回されるが、各コイル３８の相の
順番は、取り除かれた磁極があたかも存在するかのよう
な順番になっている。

ステータコア３７の取り除かれた磁極空間には、ロータ
の回転を検知する素子としてのホールＩＣ４３がホール
ＩＣホルダ４５を介して設けられている。

ホルダ４５は、第３図に示されているように、一対の弾
性叉状部４５ａ　、４５ａを有し、これら叉状部４５ａ
　％　４５ａ間にホールＩＣ４３を位置決めして保持す
ると共に、ステータコア３７の取り除かれた磁極の両側
に隣接する磁極３７ａ　、３７ａ間に上記叉状部４５ａ
　、４５ａの外側面を差し込むことによって取りつけら
れ、これによりホールＩＣ４３が位置決めして取りつけ
られている。

前記軸３３にはロータマグネット４０が一体に取付られ
ている。ロータマグネット４０は、例えばプラスチック
マグネットにより駆動用マグネットとタコジェネレータ
用マグネットが一体に成形されてなり、ロータマグネッ
ト部の外周面はステータコア３７の各磁極３７ａ及び各
ホールＩＣ４３に対向している。

前記取付板４２の内側には回路基板４２が固定されてい
る。回路基板４２には周波数発電機用のコイルがプリン
トされており、上記タコジェネレータ用のマグネットは
、上記回路基板４２の周波数発電機用のコイル部分に対
向している０回路基板４２にはまた、前記ホールＩＣ４
３のリード線４３ａが接続されている０回路基板４２か
ら外部へのリード線４４は回路基板４２と取付板３２に
形成された孔を通じて引き出されている。

このようなブラシレスモータは、次のような順序で組み
立てられる。まず、回路基板４２を取付板３２に接着す
る。このとき取付板３２に対する回路基板４２の位置決
めのために、中心孔Ｂと偏心位置の孔Ａ（第５図参照）
を用いる。次に、ホールＩＣホルダ４５を位置決めする
ために、回路基板４２の孔Ｃ１とＣ２、Ｃ３とＣ４、Ｃ
５と０６に各ホルダ４５の足を嵌め合わせる。各ホルダ
４５にホールＩＣ４３を嵌め合わせて位置決めする。各
ホールＩＣ４３のリード線４３ａを回路基板４２の所定
位置に半田付けしてホールＩＣ４３を回路基板４２に接
続する。ステータの各コイル３８のリード線を回路基板
４２に半田付けする。

次に、ステータコア３７をホールＩＣホルダ４５に合わ
せて取りつける。コア３７はホルダ４５によって位置決
めされる。各リード線がロータ等に接触しないようにリ
ード線のたるみを直す。次に、ロータを挿入したあとケ
ース３１を被せ、ねじ止めによりケース３１を取付板３
２に固定して組立を完了する。

上記実施例に係るブラシレスモータによれば、ステーク
コアの複数の磁極のうち一部の磁極が取り除かれ、取り
除かれた磁極空間にホールＩＣを設けてこれをロータマ
グネットの外周面に対向させて配置したため、ホールＩ
Ｃの出力波形が良好で効率がよく、ステータからの漏れ
磁束もないからホールＩＣが誤動作することもない。

また、ホールＩＣはホールＩＣホルダで位置決めされ、
ステータコアはホールＩＣホルダで位置決めされるため
、ホールｔＣとロータマグネットとのギャップ調整及び
タコジェネレータ用マグネフトと回路基板とのギャップ
調整が不要となり、かつ、ケースにステータコアを固定
することなく、ステータコアをホールＩＣホルダに固定
してからリード線のたるみを直したあとでケースを被せ
ることができる。

また、ステータコアの磁極の取り除き空間は、ここにホ
ールＩＣを取りつけても空間的余裕があるから、この余
裕空間にケースと取付板とを固定するためのねじを貫通
させることが可能であり、かしめによってケースと取付
板とを固定するものと異なり、モータを各種機器に取り
つける場合に余分な逃げの空間を形成する必要がない。

さらに、ケース側面に形成された内向きの打ち出し部３
１ａとホールＩＣホルダ４５とによってステータコア３
７がスラスト方向に挟み込まれ、ケースと取付板がねじ
で締め付けられることによりステータコアが位置決め固
定されるわけであるが、ホールＩＣホルダ４５が樹脂で
作られる場合は、長年のクリープや温度等によって変形
や緩み等が発生するおそれがある。そこで、上記ケース
に形成された打ち出し部３１ａに、第４図に示されてい
るように隙間を形成し、ケースと取付板のねじ止め後に
上記隙間から接着剤を流し込んでケースとステータコア
とを堅固に固定することが望ましい、接着剤の塗布後は
打ち出し部３１ａの隙間を塞ぐ。

次に、本発明に通用可能な各種変形例について説明する
。

第６図はステータコアの別の例を示すもので、ステータ
コア５０は、複数の磁極５０ａのうちの一部の磁極が取
り除かれており、取り除かれた磁極空間に隣接する磁極
５０ａの側面には凹部５０ｂが形成されている。この凹
部５０ｂは、第７図に示されているようにホールＩＣホ
ルダ５２を位置決め固定するためのものであり、ホール
ＩＣホルダ５２にはホールＩＣ５３が固定されている。

ステータコア５０の残りの磁極５０ａには、■■■で示
されているように、取り除かれた磁極があたかも存在す
るかのような順で各相のコイルが巻回される。

第８図はステータコアのさらに別の例を示すもので、ス
テータコア５４の各磁極５４ａにコイルを整列巻に巻回
し易いように、磁極５４ａと磁極５４ａとの間のスロッ
トの各角隅部が円弧で形成されるのではなく、９０度の
角度で角状に形成されている。

ステータコア５４の磁極の一部は取り除かれ、取り除か
れた磁極空間に隣接する磁極５４ａの側面にはホールＩ
Ｃホルダを位置決め固定するための凹部５４ｂが形成さ
れている。また、ステータコア５４には、上記取り除か
れた磁極空間においてケースと取付板とを固定するため
のねじの保持孔５４ｃが一体に形成されている。このね
じの保持孔５４ｃに代えて符号５４ｄで示されているよ
うな凹状のねし保持部を形成してもよい、ねじ保持部５
４ｄを１８０゜以上の円弧を描くように形成し、又は上
記保持孔５４ｃのように形成すれば、ケースと取付板と
を固定するねじを通したとき、このねじがロータ側に磁
力で引っ張られても傾くことを防止することができるか
ら、ケースと取付板との固定が容易になる。

ステータコアの複数の磁極のうちの一部の磁極を取り除
いた形態には、以上述べた実施例のもののほか、第９図
乃至第１２図に示されているような各種の例が考えられ
る。

第９図及び第１０図の例は、３相構成の１２極の磁極か
ら３極を取り除いたステータコア５６．５８の例を示す
もので、何れも残りの磁極に巻回されるコイルの相のバ
ランスが崩れないように磁極が取り除かれている。取り
除かれた磁極空間にはロータの回転検知素子としてのホ
ールＩＣ５７，５９がそれぞれ配置される。

第１１図の例は、３相構成の１５極の磁極から３橋を取
り除いたステータコア６０の例を示す、取り除かれた磁
極空間にはホールＩＣ６１が配置される。

この場合も、残りの磁極空間に巻回されるコイルの相の
バランスが崩れないようにして磁極が取り除かれている
。

そのほか本発明は３相構成の９極の磁極を有するステー
タコア付モータにも通用可能であり、９極の磁極のうち
の一部の磁極を取り除（形態は、コイルの各相間のバラ
ンスを崩さない範囲で適宜設定してよい。

本発明は４相のモータにも通用可能である。第１２図は
その場合のステータコアの例を概略的に示すものであり
、複数の磁極のうち鎖線が取り除かれた磁極、実線が残
りの磁極である。■■■■はそれぞれ１相、２相、３相
、４相のコイルが巻回されるべき磁極を示す、ロータの
回転を検知する素子は、取り除かれた磁極空間のうちの
一つの磁極空間に配置すれば足りる。

タコジェネレータのないもの又はタコジェネレータ用基
板とホールＩＣ用基板とを分ける場合は、第６図の例の
ようにステータコアにホルダの位置決め用の凹部を設け
るか、又は、ステータコアとコイルとの絶縁部材をステ
ータコアに被せ、上記絶縁部材に第６図のような凹部を
設けてこの凹部にホルダを嵌め合わせ、このホルダにホ
ールＩＣを位置決め固定し、その後ホールＩＣのリード
線を基板に半田付けするか（第７図参照）、又は上記ホ
ルダに基板を位置決めし、基板にホールＩＣを位置決め
する等の方法が考えられる。

回転検知素子を取りつけるためのホルダは本発明に必須
のものではなく、これを省略することも可能である。ホ
ルダを用いない場合のステータコアと回転検知素子の相
対的な位置決めは、例えば、まず、ケースに対し回転検
知素子付の回路基板をねじ孔を基準にして固定し、次に
、第８図に符号５４ｃ　、５４ｄで示されているような
ねじ保持部付のステータコアの上記ねし保持部を基準に
上記ケースを位置合わせすることよって行うことができ
る。

（発明の効果） 本発明によれば、ステータコアの複数の磁極のうちの一
部の磁極を取り除き、この取り除いた磁極空間に、ロー
タの回転を検知する素子を配置するようにしたため、同
素子はロータの外周面と対向して配置することが可能と
なり、ロータのコミュテーシッン信号が確実に得られる
ようになった。

また、ホールＩＣの配設空間を容易に確保できるため、
モータの性能を落とすことなくモータの薄型化を図るこ
とが可能であり、しかも、一部の磁極を取り除くことに
よって軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るブラシレスモータの一実施例の要
部を示す平面図、第２図は同上実施例の縦断面図、第３
図は上記実施例中の回転検知素子の部分の正面図、第４
図は上記実施例中のケースの一部を示す横断面図、第５
図は上記実施例中の回路基板の平面図、第６図は本発明
に用いることができるステータコアの別の例を示す平面
図、第７図は同上ステータコアと共に用いられる回転検
知素子の取付構造の例を示す正面図、第８図は本発明に
用いることができるステータコアのさらに別の例を示す
平面図、第９図乃至第１１図は本発明に用いることがで
きるステータコアの各種の例を示す平面図、第１２図は
本発明に用いることができるステータコアのさらに別の
例を概略的に示す平面図、第１３図は従来考えられてい
るブラシレスモータの例を示す一部破截平面図、第１４
図は同上ブラシレスモータの縦断面図、第１５図は上記
ブラシレスモータのケースの一部を示す縦断面図、第１
６図は従来考えられているブラシレスモータの別の例を
示す縦断面図である。 ３７・・・ステークコア、　３７ａ　　・・・磁極、３
８・・・コイル、　４３・・・回転検知素子としてのホ
ールＩＣ１５０，５４，５６，５８，６０・・・ステー
タコア、　５０ａ　、５４ａ　　・・−磁極、　５３．
５７．５９．６１・・・回転検知素子としてのホールＩ
Ｃ。 ラ　Ｖ　口 杢ｆ幻

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の磁極のうちの一部の磁極が取り除かれ、残りの
   磁極には、取り除かれた磁極があたかも存在するかのよ
   うな順で各相のコイルが巻回されたステータと、取り除
   かれた磁極空間に設けられたロータの回転を検知する素
   子とを具備することを特徴とするブラシレスモータ。