JPS63103645A - Brushless motor - Google Patents
Brushless motorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ＶＴＲ用回転ヘッド等を駆動するための精密
小形モータとして好適な中心軸固定形ブラシレスモータ
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fixed center shaft brushless motor suitable as a small precision motor for driving a rotary head for a VTR or the like.
中心軸を固定したブラシレスモータの従来例としては、
特公昭３９−１６１６６号に記載のように、円筒状回転
子を固定中心軸のまわりに玉軸受を介して支持し、イン
ナロータ形構造としたものがある。A conventional example of a brushless motor with a fixed center shaft is
As described in Japanese Patent Publication No. 39-16166, there is an inner rotor type structure in which a cylindrical rotor is supported around a fixed central axis via ball bearings.
また、特開昭５９−４５６３３号には、モータ回転子に
直結した回転体が潤滑流体の動圧によってラジアル荷重
およびスラスト荷重を支承する動圧軸受部を介して固定
中心軸のまわりを回転する構成として軸受を非接触構造
化した回転ヘッド組込形モータが開示されている。Furthermore, Japanese Patent Application Laid-open No. 59-45633 discloses that a rotating body directly connected to a motor rotor rotates around a fixed central axis via a hydrodynamic bearing that supports radial loads and thrust loads by the dynamic pressure of a lubricating fluid. A rotary head built-in motor is disclosed in which the bearing has a non-contact structure.
ＶＴＲ用回転ヘッド等を駆動するのに用いられる中心軸
固定形ブラシレスモータの低コスト化および高性能化を
図る上で解決すべき技術的課題としては次のようなもの
がある。The following technical problems must be solved in order to reduce the cost and improve the performance of fixed-center-shaft brushless motors used to drive rotary heads for VTRs and the like.
（１）起動トルクが大きく、重負荷状態からでも容易に
起動できること。特に、固定子コイルの逆起電力等を回
転子磁石の磁極位置検出信号として用い、磁極位置セン
サを省略したセンサレス方式のブラシレスモータでは、
起動時の瞬時逆転やトルク振動等の不安定現象をなくし
、起動を迅速確実にすることが重要な課題となっている
。(1) It has a large starting torque and can be started easily even under heavy load conditions. In particular, in sensorless brushless motors that use the back electromotive force of the stator coil as the magnetic pole position detection signal of the rotor magnet and omit the magnetic pole position sensor,
It is important to eliminate unstable phenomena such as instantaneous reversals and torque vibrations during startup, and to ensure quick and reliable startup.
（２）定常回転中のトルクリップル、回転むらをなくす
こと、このためには、動圧軸受を用いた場合、特にスラ
スト軸受部の動圧値や摩擦値の変動をなくすことが必要
である。(2) Eliminate torque ripples and uneven rotation during steady rotation. To this end, when a dynamic pressure bearing is used, it is necessary to eliminate fluctuations in the dynamic pressure value and friction value, especially in the thrust bearing portion.
（３）回転体の浮上高さ位置の制御が可能なこと。(3) It is possible to control the floating height position of the rotating body.
これは、回転ヘッド装置においてヘッドを正常位置に保
持する上で重要な性能である。This is an important performance in maintaining the head in a normal position in a rotary head device.
前記従来技術では、以上のような技術的課題に対する配
慮がなされていなかった。In the prior art, consideration has not been given to the above-mentioned technical problems.
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、
低コストで高性能のブラシレスモータを提供することに
ある。The purpose of the present invention is to solve the problems of the prior art described above,
Our goal is to provide a low-cost, high-performance brushless motor.
上記目的は、固定子コイルにスイッチング回路を含むモ
ータ駆動回路から制御給電し、回転子磁石に回転力を与
えるプラスレスモータにおいて、回転子磁石を取付けた
回転体と、上記回転体を支承する固定中心軸と、上記固
定中心軸の周辺に位置して少なくとも上記回転体のスラ
スト荷重を潤滑流体の動圧により支承する動圧軸受部と
、上記動圧軸受部における回転体とスラスト支承片の間
のスラスト滑動面を介して上記回転体に回転力を与える
ように構成配置された回転駆動手段とを備えることによ
って達成される。The above purpose is to provide a plusless motor in which power is controlled and supplied to the stator coil from a motor drive circuit including a switching circuit to provide rotational force to the rotor magnet. a central axis, a hydrodynamic bearing section located around the fixed central axis and supporting at least the thrust load of the rotating body by dynamic pressure of a lubricating fluid, and between the rotating body and the thrust bearing piece in the hydrodynamic bearing section. and rotational drive means configured and arranged to apply rotational force to the rotating body through the thrust sliding surface of the rotating body.
本発明において、回転体にスラスト滑動面を介して与え
る回転力は、たとえばスラスト支承片の下側に積層配置
した圧電体の励振によって得ることができる。少なくと
もこのスラスト滑動面を介して与えられる回転力を回転
体の起動トルクとすることにより、モ〒りの起動が容易
となり、センサレス方式のブラシレスモータにおいても
瞬時逆転やトルク振動を生じることなく、迅速確実な起
動が可能となる。In the present invention, the rotational force applied to the rotating body via the thrust sliding surface can be obtained, for example, by excitation of a piezoelectric body laminated on the lower side of the thrust support piece. By using the rotational force applied through at least this thrust sliding surface as the starting torque of the rotating body, it becomes easy to start the motor, and even in sensorless type brushless motors, it can be done quickly without instantaneous reversal or torque vibration. Reliable startup is possible.
回転駆動源として圧電体を用いる場合、スラスト支承片
を振動体として、その表面に発生する進行波等により回
転体を直接回転駆動してもよいし、また圧電体の励振に
よりスラスト支承片を回転体の正常回転方向と同方向に
回転させ、その際スラスト滑動面に発生する摩擦により
回転体に回転力を伝達する構成としてもよい。後者の構
成とした場合、モータの定常回転時にもスラスト支承片
を定速回転させることにより、スラスト支承片と回転体
のスラスト滑動面における相対速度差を小さくして軸受
摩擦を低減し、かつ定トルクリップル、定回転むら化が
図れる。When using a piezoelectric body as a rotational drive source, the thrust bearing piece may be used as a vibrating body, and the rotating body may be directly driven to rotate by traveling waves generated on its surface, or the thrust bearing piece may be rotated by excitation of the piezoelectric body. The rotating body may be rotated in the same direction as the normal rotating direction of the body, and rotational force may be transmitted to the rotating body by friction generated on the thrust sliding surface at that time. In the case of the latter configuration, by rotating the thrust bearing piece at a constant speed even during steady rotation of the motor, the relative speed difference between the thrust bearing piece and the thrust sliding surface of the rotating body is reduced, and bearing friction is reduced. Torque ripple and constant rotation unevenness can be prevented.
モータの定常回転時にスラスト滑動面に発生する潤滑流
体の動圧はスラスト支承片と回転体の相対速度差によっ
て変化し、それに伴って回転体の動圧による浮上高さが
変化する。このことを利用して、スラスト支承片の回転
速度を回転体の浮上高さ位置に応じて可変速制御するこ
とにより、回転体を所望の浮上高さ位置に保持すること
も容易にできる。The dynamic pressure of the lubricating fluid generated on the thrust sliding surface during steady rotation of the motor changes depending on the relative speed difference between the thrust bearing piece and the rotating body, and the flying height due to the dynamic pressure of the rotating body changes accordingly. Utilizing this fact, the rotating body can be easily maintained at a desired flying height position by variable speed control of the rotational speed of the thrust support piece according to the flying height position of the rotating body.
スラスト支承片の回転方向は回転体の正常回転方向に対
し逆方向としてもよく、モータ起動時にはスラスト支承
片の逆方向回転によりスラスト滑動面に発生する動圧で
回転体を浮上させて軸受摩擦を低減し、起動時の負荷容
量を増大できるし、またスラスト支承片の逆方向回転に
よるスラスト滑動面の動圧の増大（流体摩擦の増大）を
利用して回転体の停止動作時間の短縮を図ることもでき
る。The direction of rotation of the thrust bearing piece may be opposite to the normal rotation direction of the rotating body, and when the motor is started, the rotation of the thrust bearing piece in the opposite direction causes the rotating body to float with the dynamic pressure generated on the thrust sliding surface to reduce bearing friction. It is possible to increase the load capacity at startup, and also to shorten the stopping time of the rotating body by utilizing the increase in dynamic pressure on the thrust sliding surface (increase in fluid friction) due to the rotation of the thrust bearing piece in the opposite direction. You can also do that.
以下、本発明の実施例を第１図〜第１２図により説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 12.
第１図は本発明によるブラシレスモータの第１実施例の
断面図、第２図は同実施例中の動圧軸受部の拡大図、第
３図は同実施例のモータ駆動回路図、第４図はモータ起
動特性図、第５図は回転体のスラスト浮上量特性図であ
る。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a brushless motor according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a dynamic pressure bearing part in the same embodiment, FIG. 3 is a motor drive circuit diagram of the same embodiment, and FIG. The figure is a motor starting characteristic diagram, and FIG. 5 is a thrust flying height characteristic diagram of a rotating body.
本実施例におけるモータの主要部構造を第１区により説
明すると、固定部材２４に固定中心軸１の下端部を圧入
等により固定し、この固定中心軸１にモータ回転子（回
転子磁石３、回転子ヨーク４を含む）を担持した回転体
２を支承させである。The structure of the main parts of the motor in this embodiment will be explained in terms of the first section.The lower end of the fixed central shaft 1 is fixed to the fixed member 24 by press fitting or the like, and the motor rotor (rotor magnets 3, A rotating body 2 carrying a rotor yoke 4 (including a rotor yoke 4) is supported.
一方、モータ固定子（固定子コイル５、固定子ヨーク６
を含む）は固定部材２４の上面に固定しである。本実施
例のブラシレスモータは、回転子磁石３の磁極位置検出
用センサを有しないセンサレス方式をとっており、後述
するように１回転子磁石３の磁極位置は固定子コイル５
の逆起電力から電気的に検出している。On the other hand, the motor stator (stator coil 5, stator yoke 6
) is fixed to the upper surface of the fixing member 24. The brushless motor of this embodiment uses a sensorless system that does not have a sensor for detecting the magnetic pole position of the rotor magnet 3, and as described later, the magnetic pole position of the first rotor magnet 3 is determined by the stator coil 5.
It is electrically detected from the back electromotive force.
固定中心軸１の下部周辺に当る固定部材２４の面上には
１回転駆動手段の構成要素である圧電体８振動体９と、
スラスト支承片７とを順次積層して設けである。固定中
心軸１およびスラスト支承片７の表面には、それぞれ第
２図（ａ） （ｂ） （Ｃ）に示すようなくの字形の浅
溝（ヘリングボーン形グループ）１１．１１’および１
２を設け、回転体２に対する動圧軸受部を構成しである
。すなわち、固定中心軸１に設けられたグループ１１．
１１’は回転体２のラジアル荷重を支承するラジアル軸
受を構成し、スラスト支承片７の表面に設けられたグル
ープ１２は回転体２のスラスト荷重を支承するスラスト
軸受を構成する。固定中心軸１の上端部には固定片１３
をねじ１４で固定しである。固定片１３の上部には潤滑
流体（潤滑油等）１５を貯えるための凹部１６を設け、
また固定片１３の固定中心軸１への取付部には細溝１８
を設けてあり、凹部１６から細溝１８を通って流下する
潤滑流体１５を回転体２の上端部に設けた凹部１９で受
け、グループ１１．１１’および１２へ潤滑流体の安定
した供給を行なう、１７は凹部１６の蓋で、潤滑流体の
補給および点検時に着脱される。On the surface of the fixed member 24 corresponding to the lower periphery of the fixed central shaft 1, a piezoelectric body 8 vibrating body 9, which is a component of the one-rotation driving means,
It is provided by sequentially stacking the thrust bearing pieces 7. The surfaces of the fixed central shaft 1 and the thrust bearing piece 7 are provided with dogleg-shaped shallow grooves (herringbone-shaped groups) 11, 11' and 11, 11' and 11, respectively, as shown in FIGS. 2(a), (b), and (C).
2 is provided to constitute a dynamic pressure bearing section for the rotating body 2. That is, the group 11. provided on the fixed central axis 1.
11' constitutes a radial bearing that supports the radial load of the rotating body 2, and the group 12 provided on the surface of the thrust bearing piece 7 constitutes a thrust bearing that supports the thrust load of the rotating body 2. A fixed piece 13 is attached to the upper end of the fixed center shaft 1.
are fixed with screws 14. A recess 16 for storing lubricating fluid (lubricating oil, etc.) 15 is provided in the upper part of the fixed piece 13,
In addition, there is a thin groove 18 in the attachment part of the fixed piece 13 to the fixed center shaft 1.
The lubricating fluid 15 flowing down from the recess 16 through the narrow groove 18 is received by the recess 19 provided at the upper end of the rotating body 2, thereby stably supplying the lubricating fluid to the groups 11, 11' and 12. , 17 is a cover of the recess 16, which is attached and detached when lubricating fluid is supplied and inspected.
第３図はモータ駆動回路の一例を示す図で、５０は固定
子コイル５に制御給電するスイッチング回路、５２は通
電信号形成回路、５３は逆起電力波形整形回路、６０は
高周波発振器、６１は２相信号形成回路（本例では圧電
体８を２相励振するものとする）、６２は増幅回路、７
０はＦＧ（周波数発電器）用コイル、７１はＦＧ用コイ
ルの出力増幅回路、７２はＦ−Ｖ変換回路、７３はフィ
ルタ、７４は速度制御用比較回路、７５はモータ回転速
度の設定値に対応する基１！！電圧信号、８０は駆動方
式切換信号発生部、９０は浮上位置センサ、９１は浮上
高さ制御信号発生回路、９２は浮上高さの設定値に対応
する基準電圧信号である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a motor drive circuit, in which 50 is a switching circuit for controlling power supply to the stator coil 5, 52 is an energizing signal forming circuit, 53 is a back electromotive force waveform shaping circuit, 60 is a high frequency oscillator, and 61 is a switching circuit for controlling power supply to the stator coil 5. a two-phase signal forming circuit (in this example, the piezoelectric body 8 is excited in two phases); 62 is an amplifier circuit;
0 is the FG (frequency generator) coil, 71 is the output amplification circuit for the FG coil, 72 is the F-V conversion circuit, 73 is the filter, 74 is the speed control comparison circuit, and 75 is the motor rotation speed setting value. Corresponding group 1! ! 80 is a drive method switching signal generating section, 90 is a flying position sensor, 91 is a flying height control signal generating circuit, and 92 is a reference voltage signal corresponding to the setting value of the flying height.
次に、本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
起動時には、まず駆動方式切換信号発生器８０からの信
号により高周波発振器６０．２相信号形成回路６１、増
幅回路６２が作動し、スラスト軸受部の最下層にある圧
電体８にリード線１０を通して数十〜数百ｋＨｚの高周
波交流を印加し、２相（または３相以上の多相）で励振
する。特開昭６１−１８３６９号および特開昭６１−１
８３７０号に記載のように、圧電体８の振動を振動体９
の共振特性を利用して増幅・合成し、振動の合成により
振動体９のスラスト支承片７に接する表面（駆動面）２
１に固定中心軸１と同心の円周方向の進行波を発生させ
、これによりスラスト支承片７を回転体２の定常回転方
向と同方向に回転駆動する。ここで、スラスト支承片７
の回転速度は振動体９の振動振幅および周波数に比例す
る。回転体２に対し他の回転駆動力が作用していない起
動初期の状態では、スラスト滑動面２０で支承片７に接
している回転体２は、回転子磁石３の固定子ヨーク６に
対する吸引力を含めたスラスト荷重に基づくスラスト滑
動面２０の静止摩擦により、スラスト支承片７と一体的
に回転駆動され、短時間ｔ１で所定の回転速度ｎ□に達
する。At startup, first, the high frequency oscillator 60, two-phase signal forming circuit 61, and amplifier circuit 62 are activated by a signal from the drive method switching signal generator 80, and the lead wire 10 is passed through the piezoelectric body 8 located at the bottom layer of the thrust bearing section. A high-frequency alternating current of ten to several hundred kHz is applied to excite in two phases (or polyphase of three or more phases). JP-A-61-18369 and JP-A-61-1
As described in No. 8370, the vibration of the piezoelectric body 8 is transmitted to the vibrating body 9.
The surface (driving surface) 2 of the vibrating body 9 in contact with the thrust bearing piece 7 is amplified and synthesized using the resonance characteristics of the vibrating body 9.
1 generates a traveling wave in the circumferential direction concentric with the fixed central shaft 1, thereby driving the thrust support piece 7 to rotate in the same direction as the steady rotation direction of the rotating body 2. Here, thrust bearing piece 7
The rotational speed of is proportional to the vibration amplitude and frequency of the vibrating body 9. In the initial state of startup, when no other rotational driving force is acting on the rotating body 2, the rotating body 2, which is in contact with the support piece 7 on the thrust sliding surface 20, absorbs the attractive force of the rotor magnet 3 against the stator yoke 6. Due to the static friction of the thrust sliding surface 20 based on the thrust load including , the thrust sliding surface 20 is rotated integrally with the thrust bearing piece 7, and reaches a predetermined rotational speed n□ in a short time t1.
このようにして速度ｎ、で回転する回転体２上の回転子
磁石３の磁界により、固定子コイル５内には逆起電力が
発生する。In this way, a counter electromotive force is generated in the stator coil 5 due to the magnetic field of the rotor magnet 3 on the rotating body 2 rotating at a speed n.
圧電体８の励振によりスラスト滑動面２０を介して与え
られる回転力で回転体２が起動し、所定の速度ｎ１に達
したら、これをＦ−Ｖ変換回路７２の出力電圧で検知し
て駆動方式切換信号発生部８０に切換信号を発生させ、
この信号によりスイッチング回路５０、通電信号形成回
路５２、逆起電力、波形整形回路５３を動作状態とし、
固定子コイル５のＵ、Ｖ。The rotating body 2 is started by the rotational force applied through the thrust sliding surface 20 due to the excitation of the piezoelectric body 8, and when it reaches a predetermined speed n1, this is detected by the output voltage of the F-V conversion circuit 72 and the drive method is determined. causing the switching signal generating section 80 to generate a switching signal,
With this signal, the switching circuit 50, the energizing signal forming circuit 52, the back electromotive force, and the waveform shaping circuit 53 are brought into operation,
U and V of stator coil 5.
Ｗ各相から取り出した逆起電力信号Ｅ ｏｕ、 Ｅ ｏ
ｖ。Back electromotive force signals E ou, E o extracted from each phase of W
v.
Ｅｏｗ（このうちの一つでもよい）を回転子磁石３の磁
極位置検出信号として固定子コイル５への制御給電を行
なうことにより、ブラシレスモータとしてさらに所定の
速度（定常回転速度）ｎｓまで加速させる０本実施例の
ブラシレスモータは３相構造で、通電信号形成回路５２
では３相の逆起電力信号（１相でもよい）をもとに６相
の通電信号ｕ”、ｕ−。By controlling and supplying power to the stator coil 5 using Eow (one of these) as a magnetic pole position detection signal of the rotor magnet 3, the brushless motor is further accelerated to a predetermined speed (steady rotational speed) ns. 0 The brushless motor of this embodiment has a three-phase structure, and the energization signal forming circuit 52
Then, 6-phase energization signals u'', u- are generated based on the 3-phase back electromotive force signal (or 1 phase may be used).
”＋ Ｖ−ｐ Ｗ”ｇ Ｗ−を形成し、スイッチング回
路５０を駆動する。センサレス方式のブラシレスモータ
として所定の速度ｎ＝まで達したら、これを定速に保つ
ためＦＧ用コイル７０からの出力信号をもとに７１．７
２．７３．７４の各部で構成されたフィードバック系を
作動させる。基準電圧信号７５は速度ｎ、に対応してい
る。"+V-p W"g W- is formed to drive the switching circuit 50. 71.7 based on the output signal from the FG coil 70 to keep the speed constant as a sensorless type brushless motor.
2. Activate the feedback system consisting of each part of 73 and 74. Reference voltage signal 75 corresponds to speed n.
回転体２が所定の速度ｎ１に達したとき発生する駆動方
式切換信号によりモータ駆動回路５０．５２゜５３を動
作状態とすると同時に、圧電体励振回路６０゜６１、６
２の作動を停止させるか、またはこれら各部６０、６１
．６２を制御して低出力で圧電体８を励振し、スラスト
支承片７を引続き速度ｎ□で回転させるようにする。ス
ラスト支承片７と回転体２の相対速度ｎ５−ｎ□を低減
するほど、スラスト滑動面２０の流体摩擦は小さくなり
、軸受摩擦に起因するトルクリップルを低減できる０本
実施例ではさらに、回転体２の浮上高さが潤滑流体１５
の粘度変化等によって変化した場合、これを浮上位置セ
ンサ（差動トランス、静電容量式位置センサ等）９０に
より検出し、浮上位置センサ出力信号と基＄電圧信号９
２の差信号により６０．６１．６２の各部を制御してス
ラスト支承片７の回転速度を増減し、スラスト滑動面２
０の動圧による回転体２′の浮上量を一定に保つように
している。スラスト支承片７の回転数は振動体９の振動
振幅および周波数に比例するので、圧電体８の励振電圧
の振幅と周波数とを変化させることにより、スラスト支
承片口転数を制御できる。固定子コイル５への制御給電
は、回転体２が速度ｎ１に達する前、すなわち起動当初
から行なうように関連各部を作動させてもよい。A drive system switching signal generated when the rotating body 2 reaches a predetermined speed n1 puts the motor drive circuit 50.
2, or each of these parts 60, 61
．． 62 is controlled to excite the piezoelectric body 8 with a low output so that the thrust support piece 7 continues to rotate at a speed n□. The lower the relative speed n5-n□ between the thrust bearing piece 7 and the rotating body 2, the smaller the fluid friction on the thrust sliding surface 20, which can reduce the torque ripple caused by bearing friction. The flying height of 2 is lubricating fluid 15
If there is a change due to a change in the viscosity of
The rotation speed of the thrust bearing piece 7 is increased or decreased by controlling each part of 60, 61, and 62 by the difference signal of 2, and the thrust sliding surface 2
The floating amount of the rotating body 2' due to zero dynamic pressure is kept constant. Since the rotational speed of the thrust bearing piece 7 is proportional to the vibration amplitude and frequency of the vibrating body 9, by changing the amplitude and frequency of the excitation voltage of the piezoelectric body 8, the thrust bearing single rotation speed can be controlled. Controlled power supply to the stator coil 5 may be performed before the rotating body 2 reaches the speed n1, that is, from the beginning of startup, so that the related parts are operated.
起動完了し、回転体２が固定中心軸１およびスラスト支
承片７に対し相対的に高速度で回転するようになると、
動圧軸受部に潤滑流体１５の高速流動による動圧が発生
し、回転体２を固定中心軸１およびスラスト支承片７の
表面から浮上させる。When the startup is completed and the rotating body 2 begins to rotate at a high speed relative to the fixed central shaft 1 and the thrust bearing piece 7,
Dynamic pressure is generated in the dynamic pressure bearing section by the high-speed flow of the lubricating fluid 15, causing the rotating body 2 to float above the surfaces of the fixed central shaft 1 and the thrust support piece 7.
すなわち、回転体２の回転によるポンピング作用で固定
中心軸１の表面のグループ１１．１１’およびスラスト
支承片７の表面のグループ１２内をそれぞれ第２図の矢
印２２ａ、 ２２ｂで示す方向（回転体２の回転方向）
に潤滑流体１５が高速流動して各グループのくの字形の
頂点部で最大の動圧を発生し、これが回転体２を浮上さ
せる力となる。動圧値は潤滑流体の流動速度に比例し、
また流動摩擦は動圧値と流動速度の積に比例する。した
がって、より低い流動速度で所定の動圧値を得る構成（
たとえば流体粘度を高くしたり、浮上すきまを減らした
りする構成）とすることが、低摩擦、低トルクリップル
化する上で有利である。That is, the pumping action caused by the rotation of the rotating body 2 moves the groups 11 and 11' on the surface of the fixed central shaft 1 and the group 12 on the surface of the thrust bearing piece 7 in the directions shown by arrows 22a and 22b in FIG. 2 rotation direction)
The lubricating fluid 15 flows at high speed and generates the maximum dynamic pressure at the dogleg-shaped apex of each group, which becomes a force that causes the rotating body 2 to float. The dynamic pressure value is proportional to the flow rate of the lubricating fluid,
Furthermore, the flow friction is proportional to the product of the dynamic pressure value and the flow velocity. Therefore, the configuration (
For example, a configuration in which the fluid viscosity is increased or the flying clearance is decreased is advantageous in achieving low friction and low torque ripple.
第４図（ａ）の実線は本実施例のブラシレスモータの起
動特性を示し、２０１は圧電体８の励振による起動立上
げ特性、２０２は直流ブラシレスモータとしての加速特
性、２０３は定速の定常回転特性である。The solid line in FIG. 4(a) shows the starting characteristics of the brushless motor of this example, 201 is the starting characteristic due to the excitation of the piezoelectric body 8, 202 is the acceleration characteristic as a DC brushless motor, and 203 is the constant speed steady state. This is a rotational characteristic.
なお、同図の一点鎖線２０４は従来の磁極位置センサを
有するブラシレスモータの起動特性例、二点鎖線２０５
は従来のセンサレス方式の同期起動形ブラシレスモータ
の起動特性例であり、センサレス方式の同期起動形ブラ
シレスモータでは起動時に瞬時逆転やトルク振動（同期
引込みまでの過渡現象）が発生し、このため起動が遅れ
ることを示している。同図（ｂ）（Ｃ）は本実施例のブ
ラシレスモータにおけるスラスト支承片７の回転制御の
様子を示したもので、（ｂ）は速度ｎ１に到達後も引続
きｎｌの速度で回転駆動する場合、（Ｃ）は速度ｎ１に
到達後、圧電体８の励振を止めて回転駆動しない場合で
ある。In addition, the dashed-dotted line 204 in the figure is an example of the starting characteristics of a brushless motor having a conventional magnetic pole position sensor, and the dashed-double line 205
is an example of the starting characteristics of a conventional sensorless type synchronous start type brushless motor.In a sensorless type synchronous start type brushless motor, instantaneous reversal and torque vibration (transient phenomena until synchronous pull-in) occur at startup, and as a result, startup is difficult. Indicates that you will be late. Figures (b) and (C) show the rotation control of the thrust bearing piece 7 in the brushless motor of this embodiment, and (b) shows the case where the rotation is continued at the speed nl even after reaching the speed n1. , (C) is the case where the piezoelectric body 8 is stopped from being excited and is not driven to rotate after reaching the speed n1.
（ｂ）中の破線２０６は、ｔ、の時点で回転体２の浮上
量を減らすためにスラスト支承片７の回転速度をｎｌか
ら０２に低減した例を示す。A broken line 206 in (b) shows an example in which the rotation speed of the thrust support piece 7 is reduced from nl to 02 in order to reduce the flying height of the rotating body 2 at time t.
第５図（ａ）はスラスト支承片７を起動後も定速で回転
させる場合における回転体２の浮上量特性図、同図（ｂ
）はスラスト支承片７を起動後は回転させない場合にお
ける回転体２の浮上量特性図で、縦軸に浮上量ｈ７、横
軸に時間ｔをとってあり、時刻ｊｘ＋ｊｓはそれぞれ第
４図中のｔｌ、ｔ５に対応している。Fig. 5(a) is a characteristic diagram of the flying height of the rotating body 2 when the thrust bearing piece 7 is rotated at a constant speed even after starting, and Fig. 5(b)
) is a characteristic diagram of the flying height of the rotating body 2 when the thrust bearing piece 7 is not rotated after starting.The vertical axis shows the flying height h7, the horizontal axis shows the time t, and the times jx+js are the same as those in FIG. It corresponds to tl and t5.
第５図中の２１１は起動立上げ期間に回転体２の浮上量
が零になっている状態、２１２はブラシレスモータの加
速中の状態、２１３はブラシレスモータの定常回転中の
状態である。同図（ｂ）の２１４は起動後スラスト支承
片７を停止させた場合、回転体との相対速度の増大によ
って生じる浮上量の立上りを示しており、この浮上量の
立上り分ｈｒ１′だけ定常回転時の回転体浮上量ｈｒｓ
ｚは同図（ａ）の回転体浮上ｆｉｈ□、よりも大きくな
る。5, reference numeral 211 indicates a state in which the flying height of the rotating body 2 is zero during the start-up period, reference numeral 212 indicates a state in which the brushless motor is accelerating, and reference numeral 213 indicates a state in which the brushless motor is in steady rotation. 214 in the same figure (b) shows the rise in the flying height caused by the increase in the relative speed with the rotating body when the thrust bearing piece 7 is stopped after startup, and the steady rotation is hr1' by the rise in the flying height. Rotating body flying height hrs
z becomes larger than the rotating body floating fih□ in FIG.
本実施例によれば下記の効果が得られる。According to this embodiment, the following effects can be obtained.
（イ）圧電体８の励振による回転力で回転体２を起動さ
せるため、大きな起動トルクが得られ、重負荷状態から
でも容易に起動できる。(a) Since the rotating body 2 is started by the rotational force generated by the excitation of the piezoelectric body 8, a large starting torque can be obtained and the rotating body 2 can be started easily even under a heavy load state.
（ロ）従来のセンサレス方式のブラシレスモータに見ら
れるような起動時の瞬時逆転やトルク振動もなく、起動
が迅速確実である。(b) There is no instantaneous reversal or torque vibration at startup, which is seen in conventional sensorless brushless motors, and startup is quick and reliable.
（ハ）起動後もスラスト支承片７を定速で回転させるこ
とにより、スラスト軸受部の動圧値や摩擦値の変動が低
減し、また摩擦値の絶対値も低減する。これにより、モ
ータのトルクリップルを低減させ低回転むら化できる。(c) By rotating the thrust bearing piece 7 at a constant speed even after startup, fluctuations in the dynamic pressure value and friction value of the thrust bearing portion are reduced, and the absolute value of the friction value is also reduced. Thereby, the torque ripple of the motor can be reduced and low rotational unevenness can be achieved.
（ニ）スラスト支承片７の可変速制御も容易であり、こ
れにより、潤滑流体の粘度変化等に対して回転体２を正
規の浮上位置に保持する浮上高さ制御等も容易にできる
。(d) Variable speed control of the thrust support piece 7 is also easy, and thereby, flying height control to maintain the rotating body 2 at a normal flying position against changes in the viscosity of the lubricating fluid, etc. can also be easily performed.
（ホ）回転子磁石の磁極位置センサを有しないセンサレ
ス方式としたため、磁極位置センサの部品コストおよび
組込コストが不要になったことによる低コスト化、磁極
位置センサおよびその端末配線をなくしたことによる信
頼性の向上が図れる。また、磁極位置センサおよびその
回路の消費電力をなくしたこと、固定子コイル５の収納
スペースが増し、コイル電流容量の余裕をとりやすいこ
とから、モータを省電力化できる。(E) Since the sensorless method does not have a magnetic pole position sensor for the rotor magnet, cost reduction is achieved by eliminating the need for component costs and assembly costs for the magnetic pole position sensor, and eliminating the magnetic pole position sensor and its terminal wiring. The reliability can be improved by Further, since the power consumption of the magnetic pole position sensor and its circuit is eliminated, the storage space for the stator coil 5 is increased, and the coil current capacity is easily secured, the motor can save power.
（へ）固定子コイル５の逆起電力を磁極位置検出信号と
して用いることにより、より高精度の磁極位置検出がで
き、この点からもトルクリップル、回転むらを低減でき
る。(f) By using the back electromotive force of the stator coil 5 as a magnetic pole position detection signal, the magnetic pole position can be detected with higher precision, and from this point as well, torque ripple and rotational unevenness can be reduced.
（ト）中心軸１を固定し、かつ回転体２を固定中心軸１
とスラスト支承片７の動圧軸受部で支承しているため、
振動、騒音を低減して長寿命化でき、また軸上端に潤滑
流体１５の供給部を設けることができるので、性能の安
定した動圧軸受部を構成できる。(G) Fixing the center shaft 1 and fixing the rotating body 2 to the center shaft 1
Since it is supported by the dynamic pressure bearing part of the thrust bearing piece 7,
Since vibration and noise can be reduced to extend the life of the bearing, and since a supply section for the lubricating fluid 15 can be provided at the upper end of the shaft, a dynamic pressure bearing section with stable performance can be constructed.
第６図は第１実施例のブラシレスモータを組込んだＶＴ
Ｒ用回転ヘッド装置の断面図で、本発明によるブラシレ
スモータの最適応用例の一つとして示したものである。Figure 6 shows a VT incorporating the brushless motor of the first embodiment.
This is a sectional view of the rotary head device for R, and is shown as one of the optimal application examples of the brushless motor according to the present invention.
第６図中、第１図と同一符号は同一または対応する部分
を示している。In FIG. 6, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts.
第６図において、固定中心軸１の下端部は第１図の固定
部材２４に対応する下側シリンダ２４に圧入等により固
定してあり、上側シリンダ２３は、下側シリンダ２４と
の間に所定の距離を隔て、固定片１３を介して固定中心
軸１の上端部に固定しである。In FIG. 6, the lower end of the fixed center shaft 1 is fixed by press fitting into a lower cylinder 24 corresponding to the fixing member 24 in FIG. It is fixed to the upper end of the fixed central shaft 1 via a fixed piece 13 at a distance of .
上・下面シリンダ２３．２４の中間に形成された空洞内
には、磁気ヘッド２６をその外周縁部に塔載したヘッド
塔載ディスク２５、回転体２、モータ回転子（回転子磁
石３、回転子ヨーク４を含む）、モータ固定子（固定子
コイル５、固定子ヨーク６を含む）５回転トランス等か
らなるヘッド回転駆動部を内蔵しており、記録媒体であ
る磁気テープをして上、下両シリンダ２３．２４の外周
面りを斜めに走行させ、上、下両シリンダ２３．２４の
間かられずかに突出した磁気ヘッド２６でテープ表面を
ヘリカルスキャンして信号の記録・再生を行なうように
なっている。Inside the cavity formed between the upper and lower cylinders 23 and 24, there is a head-mounted disk 25 with a magnetic head 26 mounted on its outer peripheral edge, a rotating body 2, a motor rotor (rotor magnet 3, a rotating It has a built-in head rotation drive unit consisting of a motor stator (including a child yoke 4), a motor stator (including a stator coil 5 and a stator yoke 6), a 5-rotation transformer, etc. The outer circumferential surfaces of the lower and lower cylinders 23 and 24 run diagonally, and the magnetic head 26 that slightly protrudes from between the upper and lower cylinders 23 and 24 helically scans the tape surface to record and reproduce signals. It looks like this.
第１図と同様に、固定中心軸１とスラスト支承片７には
回転体２に対する動圧軸受部が構成されている。また、
スラスト支承片７の下側にはスラスト支承片７を回転駆
動するための圧電体８および振動体９を積層配置しであ
る。Similar to FIG. 1, the fixed central shaft 1 and the thrust support piece 7 constitute a dynamic pressure bearing portion for the rotating body 2. Also,
A piezoelectric body 8 and a vibrating body 9 for rotationally driving the thrust support piece 7 are stacked on the lower side of the thrust support piece 7 .
回転体２の上部にはヘッド塔載ディスク２５をねじ３２
で固定し、ヘッド塔載ディスク２５の上面と固定片１３
の下面にそれぞれ回転トランスのコイル２７゜２８を装
着しである。２９は磁気ヘッド２６のコイル端末と回転
トランスの可動コイル２７との接続用基板、３０は回転
トランスの固定コイル２８と外部配線との接続用基板、
３１は上側シリンダ２３と固定片１３の固定用ねじ、３
３は回転子磁石３、回転子ヨーク４と回転体２の固定用
ねじである。３４は固定中心軸１にねじ３５で固定され
たストッパであり、該ストッパ３４は固定片１３の下面
に接して回転体２の軸方向上方への変位を規制するとと
もに、回転体２の上端面を小間隙を隔ててキャップ状に
覆い、固定片１３の凹部１６から細溝１８を通して固定
中心軸１およびスラスト支承片７の動圧軸受部へ供給さ
れる潤滑流体１５が回転体２の上端面から半径方向に飛
散して消失することを防止している。このようにして固
定中心軸１およびスラスト支承片７の動圧軸受部へ安定
供給された潤滑流体は回転体２の回転に伴う高速流動に
よって動圧を発生し、回転体２を固定中心軸１およびス
ラスト支承片７の表面から浮上させる。３６はスラスト
滑動面２０からの潤滑流体１５の飛散を防止するための
スラスト軸受カバーで、下側シリンダ２４の面上に固定
されている。The head mounting disk 25 is attached to the upper part of the rotating body 2 by screws 32.
and fix the upper surface of the head mounting disk 25 with the fixing piece 13.
Coils 27 and 28 of a rotating transformer are attached to the bottom surface of each. 29 is a board for connecting the coil terminal of the magnetic head 26 and the movable coil 27 of the rotary transformer; 30 is a board for connecting the fixed coil 28 of the rotary transformer to external wiring;
31 is a screw for fixing the upper cylinder 23 and the fixing piece 13;
3 is a screw for fixing the rotor magnet 3, the rotor yoke 4, and the rotating body 2. Reference numeral 34 denotes a stopper fixed to the fixed center shaft 1 with a screw 35. The stopper 34 contacts the lower surface of the fixed piece 13 to restrict upward displacement of the rotating body 2 in the axial direction, and also prevents the upper end surface of the rotating body 2 from moving upward in the axial direction. The lubricating fluid 15 is supplied from the concave portion 16 of the fixed piece 13 to the dynamic pressure bearing portion of the thrust bearing piece 7 through the narrow groove 18 to the upper end surface of the rotating body 2. This prevents it from scattering in the radial direction and disappearing. The lubricating fluid stably supplied to the dynamic pressure bearing portions of the fixed central shaft 1 and the thrust bearing piece 7 in this way generates dynamic pressure due to the high-speed flow accompanying the rotation of the rotating body 2, which moves the rotating body 2 toward the fixed central shaft and float from the surface of the thrust support piece 7. 36 is a thrust bearing cover for preventing the lubricating fluid 15 from scattering from the thrust sliding surface 20, and is fixed on the surface of the lower cylinder 24.
以上のように第１実施例のブラシレスモータを上、下面
シリンダ間に組込んでヘッドを回転駆動させる構成とす
ることにより、同実施例の有する前記（イ）〜（ト）の
効果を活かし、低コストで高性能の回転ヘッド装置を実
現することができる。この回転ヘッド装置は、前述した
ようにスラスト支承片７の可変速制御により回転体２を
常に正規の浮上高さ位置に保持し、磁気ヘッド２６をし
てトラックを忠実にトレースさせることが可能である。As described above, by incorporating the brushless motor of the first embodiment between the upper and lower cylinders to drive the head rotationally, the effects (a) to (g) of the first embodiment can be utilized, A high-performance rotary head device can be realized at low cost. As described above, this rotary head device is capable of constantly holding the rotating body 2 at a normal flying height position by variable speed control of the thrust bearing piece 7, and causing the magnetic head 26 to faithfully trace a track. be.
第７図は本発明の第２実施例としてもモータ駆動回路の
他の例を示す。本実施例は、前記第３図の回路にさらに
６相信号形成回路１００、ゲート回路１０１および信号
切換回路５１を追加し、圧電体８の励振による回転力で
起動した後、駆動方式切換信号発生部８０の切換信号に
より高周波発振器６０から６相信号形成回路１００、ゲ
ート回路１０１、信号切換回路５１、スイッチング回路
５０を介して固定子コイル５を交流励磁し、固定子コイ
ル５に発生させた回転磁界により回転体２を加速する構
成としたものである。所定速度まで加速したら、固定子
コイル５の逆起電力により回転子磁石３の磁極位置を検
出し、１前述のように直流ブラシレスモータに切換えて
回転駆動する。目標の定速値ｎｓまでの加速は、上記交
流励磁方式で行なってもよいし、また通常ｐ直流ブラシ
レスモータとして行なってもよい、第７図中の他部の構
成１作用は第３図に示したものとほぼ同様である。FIG. 7 shows another example of the motor drive circuit as a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a six-phase signal forming circuit 100, a gate circuit 101, and a signal switching circuit 51 are further added to the circuit shown in FIG. The stator coil 5 is excited with alternating current from the high frequency oscillator 60 via the six-phase signal forming circuit 100, the gate circuit 101, the signal switching circuit 51, and the switching circuit 50 in response to the switching signal from the section 80, and the rotation generated in the stator coil 5 is The rotating body 2 is configured to be accelerated by a magnetic field. After accelerating to a predetermined speed, the magnetic pole position of the rotor magnet 3 is detected by the counter electromotive force of the stator coil 5, and as described above, the motor is switched to a DC brushless motor and driven to rotate. Acceleration to the target constant speed value ns may be performed by the above-mentioned AC excitation method, or may be performed by a normal p DC brushless motor. It is almost the same as shown.
第８図は本発明の第３実施例として示したブラシレスモ
ータの要部断面図で、固定部材２４を回転駆動手段の一
要素である振動体として用いた例であり、圧電体８は固
定部材２４の下面に固定し、固定部材２４の上面をスラ
スト支承片７に対する駆動面２１とする。この構成では
圧電体８を固定部材２４の外部に固定するため、製作、
保守等が容易であり、またスラスト支承片７の組込み精
度が向上する。FIG. 8 is a sectional view of essential parts of a brushless motor shown as a third embodiment of the present invention, in which a fixed member 24 is used as a vibrating body that is an element of rotational drive means, and a piezoelectric body 8 is a fixed member 24, and the upper surface of the fixing member 24 serves as the drive surface 21 for the thrust support piece 7. In this configuration, since the piezoelectric body 8 is fixed to the outside of the fixing member 24, the manufacturing and
Maintenance etc. are easy, and the accuracy of assembling the thrust bearing piece 7 is improved.
第９図は本発明の第４実施例として示したブラシレスモ
ータの要部断面図で、スラスト支承片７を振動体に兼用
した例であり、圧電体８の振動をスラスト支承片７で増
幅・合成して、該支承片の動圧発生用グループが設けら
れた支承面側に進行波を発生させ、これで回転体２を回
転駆動するものである。動圧発生用グループは回転体２
の下端面に設けてもよい。FIG. 9 is a sectional view of essential parts of a brushless motor shown as a fourth embodiment of the present invention, and is an example in which the thrust bearing piece 7 is also used as a vibrating body, and the vibration of the piezoelectric body 8 is amplified by the thrust bearing piece 7. In combination, a traveling wave is generated on the bearing surface side of the bearing piece where the dynamic pressure generation group is provided, and the rotating body 2 is driven to rotate by this. The dynamic pressure generation group is rotating body 2
It may be provided on the lower end surface of.
本構造によれば、スラスト支承片自身は回転させずに起
動トルクが得られ、部品点数を減らして低コスト化でき
る利点がある。According to this structure, starting torque can be obtained without rotating the thrust bearing piece itself, and there is an advantage that the number of parts can be reduced and costs can be reduced.
第１０図は本発明の第５実施例として示したブラシレス
モータの要部断面図で、固定子ヨークを固定子コイル５
から分離し、固定子コイル５をはさんで回転子磁石３と
対向する第２の回転子ヨーク４′として回転体２の下端
部に取付け１回転子磁石３、回転子ヨーク４とともに回
転させるようにしたものである０本構造では、回転子磁
石３の吸引力が固定子側に対して作用しないため、スラ
スト支承片７に対するスラスト荷重を大幅に低減できる
。このため、スラスト軸受の負荷容量を低減した設計に
でき、軸受摩擦は大幅減となる。一方、起動時に回転体
２とスラスト支承片７およびスラスト支承片７と振動体
９を所定の力で押し付けてすベリのない確実な起動を行
なわせるために電磁石（コア４０、コイル４１、コイル
リード線４２）を用いる。すなわち、固定子コイル５に
十分な逆起電力信号が発生する速度に達するまではコイ
ル４１に通電して、その電磁力により回転子ヨーク４′
を下方に吸引し、所定のスラスト荷重を与える。回転体
２が所定速度まで加速したらコイル４１の通電を停止し
、スラスト荷重は回転体２の自重のみとする。本構造で
は１回転子磁石３の回転による鉄損の発生もない。した
がって、本構造によれば、省電力化および軸受摩擦の低
減による低トルクリップル、低回転むら化を実現できる
。FIG. 10 is a sectional view of essential parts of a brushless motor shown as a fifth embodiment of the present invention, in which the stator yoke is connected to the stator coil 5.
It is attached to the lower end of the rotating body 2 as a second rotor yoke 4', which faces the rotor magnet 3 with the stator coil 5 in between, so that it rotates together with the first rotor magnet 3 and the rotor yoke 4. In the zero magnet structure, the attractive force of the rotor magnets 3 does not act on the stator side, so the thrust load on the thrust bearing piece 7 can be significantly reduced. Therefore, the thrust bearing can be designed with a reduced load capacity, and bearing friction is significantly reduced. On the other hand, electromagnets (core 40, coil 41, coil lead Line 42) is used. That is, the coil 41 is energized until the stator coil 5 reaches a speed at which a sufficient back electromotive force signal is generated, and the electromagnetic force causes the rotor yoke 4'
is sucked downward and a predetermined thrust load is applied. When the rotating body 2 accelerates to a predetermined speed, the coil 41 is de-energized and the thrust load is only the weight of the rotating body 2. With this structure, no iron loss occurs due to the rotation of the single rotor magnet 3. Therefore, according to this structure, it is possible to realize low torque ripple and low rotational unevenness due to power saving and reduction of bearing friction.
第１１図は本発明の第６実施例として示したブラシレス
モータの要部断面図である。本実施例は、２枚の回転子
磁石３，３′を互に異磁極同士を対向させ、固定子コイ
ル５をはさんで上下に配列し、それぞれ回転子ヨーク４
，４′とともに回転体２上に装着したもので、スラスト
支承片７を圧電体８、振動体９により回転駆動するスラ
スト軸受構造、起動時にスラスト荷重を付加するため電
磁石（コア４０、コイル４１、コイルリード線４２）を
設置した構造は前記第５実施例と同様である。本実施例
によれば、前記第５実施例の効果に加え、固定子コイル
５に対する磁場強度を容易に増強でき、モータ定数を増
大させて、一層の低回転むら化、サーボ性能向上、省電
力化等を実現できる利点がある。FIG. 11 is a sectional view of essential parts of a brushless motor shown as a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, two rotor magnets 3 and 3' are arranged vertically with different magnetic poles facing each other, with a stator coil 5 in between, and each rotor yoke 4
, 4' on the rotating body 2. The thrust bearing structure is such that the thrust bearing piece 7 is rotationally driven by the piezoelectric body 8 and the vibrating body 9, and electromagnets (core 40, coil 41, The structure in which the coil lead wire 42) is installed is the same as that of the fifth embodiment. According to this embodiment, in addition to the effects of the fifth embodiment, the magnetic field strength for the stator coil 5 can be easily increased, and the motor constant can be increased, resulting in further low rotational unevenness, improved servo performance, and power saving. It has the advantage of being able to realize changes such as
第１２図は本発明の第７実施例として示したスラスト軸
受部の断面図で、スラスト支承片７または振動体９の空
洞部７ａ、９ａに永久磁石４３を埋め込み、それぞれ積
層した振動体９またはスラスト支承片７を吸引して両者
の間の駆動面２１に十分な接触圧を作用させるようにし
たものである。本構造によれば、振動体９の振動による
回転力をすベリなく確実にスラスト支承片７に伝達する
ことができる。FIG. 12 is a sectional view of a thrust bearing section shown as a seventh embodiment of the present invention, in which permanent magnets 43 are embedded in cavities 7a and 9a of the thrust bearing piece 7 or the vibrating body 9, and the vibrating body 9 or the vibrating body 9 is laminated, respectively. The thrust bearing piece 7 is suctioned to apply sufficient contact pressure to the driving surface 21 between the two. According to this structure, the rotational force caused by the vibration of the vibrating body 9 can be completely and reliably transmitted to the thrust support piece 7.
この場合、振動体９およびスラスト支承片７は鉄等の磁
性体で構成されるが、振動体９またはスラスト支承片７
をプラスチック磁石で構成してもよい。In this case, the vibrating body 9 and the thrust bearing piece 7 are made of a magnetic material such as iron, but the vibrating body 9 or the thrust bearing piece 7
may be made of plastic magnets.
上記各実施例ではスラスト支承片７、圧電体８、振動体
９の数を各１枚としているが、これらを各複数枚とした
り、複数と単数を組合わせた構成としてもよい、また、
スラスト支承片７の回転方向は回転体２の正常回転方向
に対し逆方向としてもよく、逆方向回転では流体動圧値
が増大するため、起動時に回転体２を浮上させて起動摩
擦を低減し負荷容量を増大できるし、また流体動圧値の
増大に伴う摩擦値の増大を利用して回転体の停止動作時
間を短縮したりすることもできる。また、センサレス方
式のブラシレスモータにおいて磁極位置検出信号を得る
手段としては、逆起電力信号発生用コイルを別に設けて
もよいし、磁極位置検出信号をＦＧ用コイル７０の出力
信号等から得る構成としてもよい。固定子コイル５の相
数は３相に限らず、また起動トルクとして、圧電体８の
励振による回転力に加え、固定子コイル通電による同期
回転力や交流励磁による誘導トルク、渦電流トルク等を
併用してもよい、圧電体８の励振用電圧としては、回転
子磁石の回転による発電電圧を取り出し、これを変換し
て用いてもよく、モータの軸姿勢も上記各実施例に示す
鉛直姿勢（たて形）のほか、水平あるいは傾斜姿勢であ
ってもよい、さらにまた、上記各実施例ではセンサレス
方式のブラシレスモータについて述べてきたが、磁極位
置センサを有するブラシレスモータにおいても、本発明
を適用することによってそれに応じた効果が得られる。In each of the above embodiments, the number of the thrust support piece 7, piezoelectric body 8, and vibrating body 9 is one each, but it is also possible to use a plurality of each of these pieces or a combination of a plurality and a singular number.
The rotational direction of the thrust bearing piece 7 may be opposite to the normal rotational direction of the rotating body 2. Since the fluid dynamic pressure value increases when rotating in the opposite direction, the rotating body 2 is levitated at the time of startup to reduce starting friction. It is possible to increase the load capacity, and it is also possible to shorten the stopping operation time of the rotating body by utilizing the increase in the friction value accompanying the increase in the fluid dynamic pressure value. In addition, as a means for obtaining a magnetic pole position detection signal in a sensorless type brushless motor, a coil for generating a back electromotive force signal may be provided separately, or a structure in which the magnetic pole position detection signal is obtained from the output signal of the FG coil 70, etc. Good too. The number of phases of the stator coil 5 is not limited to three phases, and in addition to the rotational force due to the excitation of the piezoelectric body 8, the starting torque may include synchronous rotational force due to energization of the stator coil, induced torque due to AC excitation, eddy current torque, etc. As the excitation voltage for the piezoelectric body 8, which may be used in combination, the voltage generated by the rotation of the rotor magnet may be taken out and converted and used, and the shaft orientation of the motor may also be the vertical orientation shown in each of the above embodiments. In addition to (vertical), the brushless motor may be in a horizontal or inclined position.Furthermore, although sensorless type brushless motors have been described in the above embodiments, the present invention can also be applied to brushless motors having a magnetic pole position sensor. By applying it, you can get the corresponding effect.
本発明によれば、動圧軸受部のスラスト滑動面を介して
回転体に回転力を与える回転駆動手段を備えた構成とし
たため、起動時には上記回転駆動手段から与える回転力
によって大きな起動トルクが容易に得られ、従来のセン
サレス方式のブラシレスモータに見られるような瞬時逆
転やトルク変動を生じることなく、重負荷状態からでも
迅速かつ確実に起動できる。また、上記回転駆動手段に
よりスラスト支承片を回転させる構成とした場合には、
起動後もスラスト支承片を定速で回転させることにより
、回転体とスラスト支承片の相対速度を低減して低摩擦
化し、かつスラスト軸受部の動圧値や摩擦値の変動を低
減してモータを低トルクリップル、低回転むら化できる
。さらに、スラスト支承片の可変速制御も可能なため、
回転体の浮上高さ制御等も容易にでき、またスラスト支
承片を回転体に対し逆方向回転させることにより軸受摩
擦を増大させて回転体の停止動作時間を短縮できる等、
比較的低コストでブラシレスモータの高性能化を実現す
ることができる。According to the present invention, since the structure is equipped with a rotational drive means that applies rotational force to the rotating body through the thrust sliding surface of the hydrodynamic bearing part, a large starting torque can be easily generated by the rotational force applied from the rotational drive means at the time of startup. The motor can be started quickly and reliably even under heavy loads without causing instantaneous reversals or torque fluctuations that occur with conventional sensorless brushless motors. In addition, when the thrust bearing piece is configured to be rotated by the rotational driving means,
By rotating the thrust bearing piece at a constant speed even after startup, the relative speed between the rotating body and the thrust bearing piece is reduced, resulting in low friction, and fluctuations in the dynamic pressure value and friction value of the thrust bearing part are reduced. The low torque ripple and low rotational unevenness can be achieved. Furthermore, variable speed control of the thrust bearing piece is also possible.
The floating height of the rotating body can be easily controlled, and by rotating the thrust bearing piece in the opposite direction to the rotating body, bearing friction can be increased and the stopping time of the rotating body can be shortened.
High performance brushless motors can be achieved at relatively low cost.
第１図は本発明の第１実施例として示したブラシレスモ
ータの断面図、第２図は同実施例中の動圧軸受部の拡大
図で、（、）はラジアル軸受の断面図、（ｂ）はスラス
ト支承片の平面図、（ｃ）はスラスト支承面のグループ
の一つを示す平面図、第３図は同実施例におけるモータ
駆動回路のブロック図、第４図（ａ） （ｂ） （ｃ）
は同実施例の起動特性図、第５図（ａ）（ｂ）は同実施
例における回転体の浮上量特性図、第６図は第１実施例
のプラスレスモータを組込んだ回転ヘッド装置の断面図
、第７図は本発明の第２実施例として示したモータ駆動
回路の他の例のブロック図、第８図〜第１１図はそれぞ
れ本発明の第３〜第６実施例として示したブラシレスモ
ータの要部断面図、第１２図（ａ）（ｂ）は本発明の第
７実施例として示したスラスト軸受部の断面図である。
１：固定中心軸
２：回転体
３：回転子磁石
５：固定子コイル
７：スラスト支承片
１１、ｌｌ’、 １２ ：動圧発生用グループ１５：潤
滑流体
２０ニスラスト滑動面
５０ニスイツチング回路
８ 、９．１０，６０，６１，６２．９＜）、９１．９
２ ：回転駆動手段（８：圧電体、９：振動体、１０：
リード線、６０：高周波発振器、６１：２相信号形成回
路、６２：増幅回路、９０：浮上位置センサ。
９１：浮上量制御用比較回路、９２：基準電圧信号）
代理人弁理士 中 村 純之助
矛１ （５）
１：圀促牢ｌし軸 ６：国文）クー７１３：圀淀片
２：ロ隼云イ半 ７：スラスト支承片
１５：ぴ場す貧１ｔ４率３：回も１石４石 ８
：斥賀４本 ２０：ヌヤヌト禦１面４：回転
リーフ ９：す）唾Ｌ１ヒクイ１に ２４
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５：固定５フイル １１旧ξ斥＄’ｔ／１１？’１Ｌ
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（Ｑ）
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７：スラスト受水片 １５ニブＭラシ虻イ本
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Ｉ：固突中９市 ５：圓促Ｊフづル Ｉｔ、Ｉ
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７：スラヌｌ−チボ貯 ２０：スヤストぎ♀中θ面
３：回重土）、Ｊる ８：Ｂ電４ネ ２１：
回艷塾物シ４：回剰４クーフ ９：振動体
２４：１定４杼豚１０Ｑｉ
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１；固果Ｙｌじ中白 ７：スラスト支永片 ２４
：国語１Ｐオ入２：回中云イ杢 ８：斥
′電イネ ４０：ｆ石６石コγ３、ゴ：
ｒｊＪ甲云）！、Ｅ＋ ９ ：抹りイ杢
ａ＋：＊ｍ石コイＩＱ堂１２：掴
（Ｑ）
１１′
（ｂ）Fig. 1 is a sectional view of a brushless motor shown as a first embodiment of the present invention, and Fig. 2 is an enlarged view of a hydrodynamic bearing section in the same embodiment. ) is a plan view of the thrust bearing piece, (c) is a plan view showing one of the groups of thrust bearing surfaces, FIG. 3 is a block diagram of the motor drive circuit in the same embodiment, and FIGS. 4 (a) (b) (c)
5(a) and 5(b) are graphs of the flying height characteristics of the rotating body in the same embodiment, and FIG. 6 is a rotating head device incorporating the plusless motor of the first embodiment. 7 is a block diagram of another example of the motor drive circuit shown as a second embodiment of the present invention, and FIGS. 8 to 11 are shown as third to sixth embodiments of the present invention, respectively. 12(a) and 12(b) are cross-sectional views of a thrust bearing portion shown as a seventh embodiment of the present invention. 1: Fixed central shaft 2: Rotating body 3: Rotor magnet 5: Stator coil 7: Thrust bearing piece 11, ll', 12: Dynamic pressure generation group 15: Lubricant fluid 20 Ni-last sliding surface 50 Ni-switching circuit 8, 9 .10, 60, 61, 62.9<), 91.9
2: Rotation drive means (8: piezoelectric body, 9: vibrating body, 10:
Lead wire, 60: high frequency oscillator, 61: two-phase signal forming circuit, 62: amplifier circuit, 90: floating position sensor. 91: Comparison circuit for levitation height control, 92: Reference voltage signal) Representative patent attorney Junnosuke Nakamura 1 (5) 1: Kuniyoshi 6: Kokubun) Ku 713: Kuniyota 2: Junnosuke Ro A-half 7: Thrust bearing piece
15: Pibasu poor 1t4 rate 3: times 1 koku 4 koku 8
：Higa 4 pieces 20: Nuyanutu 1 page 4: Rotating leaf 9: Su) Saliva L1 Hikui 1 24
:Sial wJ Kumu 5: Fixed 5 fill 11 old ξ斥＄'t/11? '1L
-7"'ji'"2 T (Q) (b) to) 7: Thrust water receiving piece 15 nib M brush fly book"!!"4 Mei 1 (Q) Sachi 5 Mochi (Q) I. 214; 采tJh miserable Nurast branch, one poverty, and to stop the dispute (k Hi 5 bound hill to woman five spear 6. Dan 1: hiding Yj → white 8:) Ushiden I heather
24: 1,000,000,000,000,000,000,000,000. 6: m support ba-22o: Zlast ΔN-plane 34: Stock 07: Fras h u-ei p! r 23 is 4M Rishirisida 36: Suranu F axis Kup Il"-Spear 8
t': 17 + save 1. G2: Rotation body
7: Suranu l-chibo storage 20: Suyasutogi ♀ medium θ plane 3: times heavy earth), Jru 8: B electric 4ne 21:
Kaijuku Monoshi 4: Kaijuku 4 Kufu 9: Vibrating body
24:1 constant 4 shuttle pig 10Qi 11 years old 1; solid fruit Ylji middle white 7: thrust support piece 24
:Japanese language 1P o-in 2: times in the middle 8: 斥'den ine 40: f stone 6 stone γ3, go:
rjJ Kaiun)! , E+ 9: Erased heather
a+: *m stone carp IQ hall 12: grab (Q) 11' (b)
Claims (1)
回路から制御給電し、回転子磁石に回転力を与えるブラ
シレスモータにおいて、回転子磁石を取付けた回転体と
、上記回転体を支承する固定中心軸と、上記固定中心軸
の周辺に位置して少なくとも上記回転体のスラスト荷重
を潤滑流体の動圧により支承する動圧軸受部と、上記動
圧軸受部における回転体とスラスト支承片の間のスラス
ト滑動面を介して上記回転体に回転力を与えるように構
成配置された回転駆動手段とを具備することを特徴とす
るブラシレスモータ。 ２、少なくとも上記スラスト滑動面を介して与えられる
回転力により、上記回転体の起動トルクを得る構成とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のブラシ
レスモータ。 ３、スラスト支承片が上記回転駆動手段により回転駆動
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のブ
ラシレスモータ。 ４、スラスト支承片の回転方向が回転体の正常回転方向
と同方向であることを特徴とする特許請求の範囲第３項
記載のブラシレスモータ。 ５、スラスト支承片の回転方向が回転体の正常回転方向
に対し逆方向であることを特徴とする特許請求の範囲第
３項記載のブラシレスモータ。 ６、上記回転駆動手段が回転体の浮上高さの変化に応じ
てスラスト支承片を可変速制御する手段を有することを
特徴とする特許請求の範囲第４項記載のブラシレスモー
タ。 ７、上記回転駆動手段が圧電体の励振によって回転力を
発生するように構成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載のブラシレス
モータ。 ８、圧電体とスラスト支承片を積層して配置したことを
特徴とする特許請求の範囲第７項記載のブラシレスモー
タ。[Scope of Claims] 1. A brushless motor in which power is controlled and supplied to a stator coil from a motor drive circuit including a switching circuit to provide rotational force to a rotor magnet, comprising: a rotating body to which a rotor magnet is attached; a fixed central shaft that supports the fixed central shaft; a dynamic pressure bearing section that is located around the fixed central shaft and supports at least the thrust load of the rotating body using dynamic pressure of a lubricating fluid; and a rotating body and thrust support in the dynamic pressure bearing section. and rotational drive means configured and arranged to apply a rotational force to the rotating body via a thrust sliding surface between the pieces. 2. The brushless motor according to claim 1, characterized in that the starting torque of the rotating body is obtained by at least a rotational force applied through the thrust sliding surface. 3. The brushless motor according to claim 1, wherein the thrust support piece is rotationally driven by the rotational drive means. 4. The brushless motor according to claim 3, wherein the rotational direction of the thrust support piece is the same as the normal rotational direction of the rotating body. 5. The brushless motor according to claim 3, wherein the rotational direction of the thrust support piece is opposite to the normal rotational direction of the rotating body. 6. The brushless motor according to claim 4, wherein the rotational drive means includes means for variable speed control of the thrust bearing piece in accordance with changes in the flying height of the rotating body. 7. The brushless motor according to any one of claims 1 to 6, wherein the rotational drive means is configured to generate rotational force by exciting a piezoelectric body. 8. The brushless motor according to claim 7, characterized in that the piezoelectric body and the thrust support piece are arranged in a laminated manner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24540586A JPS63103645A (en) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | Brushless motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24540586A JPS63103645A (en) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | Brushless motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63103645A true JPS63103645A (en) | 1988-05-09 |
Family
ID=17133162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24540586A Pending JPS63103645A (en) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | Brushless motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63103645A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03256546A (en) * | 1990-03-05 | 1991-11-15 | Ebara Corp | Spindle motor |
| US5322369A (en) * | 1990-06-27 | 1994-06-21 | Ebara Corporation | Dynamic pressure bearing |
| JPH08205459A (en) * | 1995-01-26 | 1996-08-09 | Toshiba Corp | Hydrodynamic bearing type motor and scanner motor for driving polygon mirror |
| US5719723A (en) * | 1994-12-27 | 1998-02-17 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Head drum assembly for rotating a rotary drum by generating a load bearing air layer |
| JP2006238578A (en) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Nidec Copal Electronics Corp | Motor |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP24540586A patent/JPS63103645A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03256546A (en) * | 1990-03-05 | 1991-11-15 | Ebara Corp | Spindle motor |
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| JP2006238578A (en) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Nidec Copal Electronics Corp | Motor |
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