JPS61170271A - 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 本発明はハードディスク装置のへラドアクチュエータ等
として使用されるブラシレスモータに関する。

従来の技術 パーソナルコンピュータが事務機器として普及したこと
に伴い、その外部記憶装置としてフロッピーディスク装
置、ハードディスク装置、光デイスク装置の普及もめざ
ましいものがある。これらの装置の中でも、アクセスタ
イムが短く大容量であるハードディスク装置の需要が増
大している。

ハードディスク装置は、スピンドルモータ、ディスク、
ベッドアクチュモータ、磁気ヘッド、ディスクエンクロ
ージャ、呼吸フィルタ、位置制御回路、記録再生回路よ
り構成されている。この中で、ヘッドアクチュモータは
磁気ヘッドを高精度、高速で位置決めするための重要な
機構である。

従来、ハードディスク装置のヘソドアクチュモータとし
てはボイスコイルモータとステッピングモータが主に使
用されている。ボイスコイルモータを使用した構成を第
６図に示す。第６図において、（２４）はヨーク、（２
５）はヨーク（２４）に装着された永久磁石、（２６）
はコイル、（２７）はアームで、コイル（２６）と直結
され、その先端に磁気ヘッドが取りつけられる。（２８
）はシャフト、（２３）は支持台である。ヨーク（２４
）と永久磁石（２５）で構成された磁気回路は、コイル
（２６）が入っている空隙部に静磁界をつくる。コイル
に通電すると、フレミング左手の法則により推力が発生
し、コイル（２６）と対向して配置された磁気ヘッドを
動かすことができる。

以上のようにボイスコイルモータを用いた本方式は、コ
ギングがないことから正確な位置制御をかけやすい利点
があるが、その反面、所望の駆動力を得るためには体積
が大きくなり、電力消費も大きいという欠点がある。

次にステッピングモータを使用したアクチュエータを第
７図に示す。（３３）は磁気ヘッド、（３１）はアーム
、（３２）はアーム（３１）の回転中心となるシャフト
、（３０）はプーリ、（２９）はステッピングモータで
ある。プーリ（３０）の外周にはメタルバンドが巻きつ
けられ、一端はアームに固定されている。これにより、
ステッピングモータ（２９）が回転するとアーム（３１
）が軸（３２）を中心に回転し、磁気ヘッド（３３）が
移動する。ステッピングモータ（２９）は開ループで駆
動するため、駆動回路が簡単になり、また駆動力の体積
効率がボイスコイルモータよりよいという利点があるが
、ステップ角の微細化には限度があり、精密な位置制御
には適さない欠点がある。

発明が解決しようとする問題点 このように従来のボイスコイルモータによるヘッドアク
チュエータは体積大、消費電力大という短所があり、ス
テッピングモータには微小位置決め性と高１−ルク性を
備えたアクチュエータが得られていなかった。

本発明は微小位置制御性と高トルク性を備えたアクチュ
エータ用のブラシレスモータを提供することを目的とす
る。

問題点に解決するための手段 本発明のブラシレスモータは、内周に一定の角３一 度ピッチで複数の凹凸の磁極歯を具備する磁性体の回転
子コアと、この回転子コアとわずかな空隙を保って対向
すると共に前記回転子磁極歯と同角度ピッチの複数の磁
極歯を具備する複数の磁極歯群を有する磁性体の固定子
コアと、この固定子コアに装着された永久磁石と、前記
固定子コアに装着された複数個の多相のコイルと、前記
回転子コアと固定子コアとの空隙を一定に維持し回転子
を回転自在に支持する軸受装置と、前記固定子の外周上
または外周上付近に互いに位相の異なるピッチで配置さ
れた複数のセンサエレメントから構成され回転子磁極歯
を検出し互いに位相の異なる多相の電気信号を出力する
非接触センサとを備えたことを特徴とする。

作用 この構成により、トルクステッピングモータと同様のり
ラフタンス変化に基づいて発生し、比較的小電力で大き
なトルクを発生できる。また、コギングが小さいことか
ら微小位置決めにも適しており、さらに回転子の磁極歯
位置を検出して電流−４＝ を切替えることにより、トルクリップルのない滑らかな
動きが得られるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例のブラシレスモータについて図
面を参照しながら説明する。

第４図に原理図を示す。この図は本発明のモータを直線
状に展開したものである。固定子コアは磁極歯群Ａ、Ｂ
、Ｃを有するコア（１２）とＡ、■。

Ｃを有するコア（１３）から成っている。（１４）は回
転子コア、（１５）は磁石である。磁極歯群Ａ、Ｂ、Ｃ
のとき、それぞれの磁極歯群のパーミアンス変化は歯形
状を工夫することにより正弦波として扱うことができ、
次式のように表現できる。

（以下余白） Ｐ＾＝Ｐｏ＋Ｐａｏｇθ　　　　　　　Ｐ　Ｋ＝　Ｐ　
ａ　　Ｐ　ｃｏｇ　０ＰＢ＝Ｐｎ十Ｐｃｏｇ（θ−１２
０°）　　ＰＩＩ＝Ｐｏ　　Ｐ　ｃｏｇ（θ−１２０°
）Ｐｃ＝Ｐ、＋Ｐｃｏｇ（θ−２４０°）　　ｐ５＝＝
ｐＩＩＰａｏｇ（θ−２４０°）Ｐ、。：歯対向時パー
ミアン人ＰＩＩ、ｉｎ：歯非対向時パーミアンスθ＝２
π・（−） 又、永久磁石のつくる磁束は、 ３Φｍ＝永久磁石のつくる平均磁束 （以下余白） 次にコイル電流を次のように流す。

■八”　ＩＯ’　ｇｉｎθ　　　　　　　　　　ＩＫ＝
　　　Ｌ　’　１１１１１０ＩＢ＝ＩＯ−□。（θ−１
２０°）　　ＩＷ＝−Ｉｏ’ｎ１ｎ（θ−１２０°）Ｉ
（！＝　Ｉｎ−１１１１１（θ−２４０°）ＩＣ＝−Ｉ
。−、、（θ−２４０°）これによりコイルのつくる磁
束は、 Φ。＾＝−Ｎ−Ｐ＾・　■八　　　　Φ。Ｎ＝−Ｎ−Ｐ
Ｋ−ＩＮΦ。Ｂ＝−Ｎ−Ｐ［Ｉ・Ｉｎ　　　Φ。訂＝−
Ｎ−ＰＩＩ−Ｉ［Φ。（ｊ＝　　Ｎ−Ｐｃ”　Ｉａ　　
　Φａ６＝　　Ｎ−Ｐ（！−ＩσＮニー磁極歯群のコイ
ル巻数 各相の磁束はΦ、とΦ。の和となり、 ができる。

ＲＡ＝　Ｒｏ−ｒｏ。、θ　　　　ＲＫ”　Ｒ６＋　ｒ
　ａｏｍθＲＢ：Ｒ（１ｒｃｏｇ（θ−１２０°）　　
ＲＩ＝ＲＯ＋　ｒａｏｇ（θ−１２０°）Ｒｃ＝　Ｒ，
−ｒ　６６、（θ−２４０’　）　　Ｒｔｙ’＝　Ｒｏ
＋　ｒ　ｃｏｇ　（θ−２４０″′）Ｒ工、：歯非対向
時磁気抵抗、Ｒ，、、。：歯対向時磁気抵抗各相推力は
、 束密度、Ｓ、：永久磁石断面積） となり、理論的にコギング、トルクリップルのない動き
をすることができる。

コギング、トルクリップルが理論的にないことは、位置
精度が良くなることにつながる。即ち、位置決めを害す
る外乱れが少くなり、制御ループのゲインを大きくする
必要がなくなくって、機械的な共振点を低くできるので
、構造や組み立てが簡単にできる。

第２図（ａ）　（ｂ）は本実施例の外観図で、第１図は
横断面図、第３図は第１図のＡ−Ａ’断面図である。内
周に同一角度ピッチで歯を形成している回転子コア（５
）は、外フレーム（６）とともにシャフト（８）にとり
つけられ、固定子コア（１）にとりつけられた軸受装置
により回転自在に支持される。

一方、固定子コア（１）にはコイル（４）が巻回されて
おり、永久磁石（２）とヨーク（３）が取付けられてお
リ、軸受装置（９）とともに内フレーム（１１）に固定
される。更に、位置検出器（７）が固定子コア（］）の
外周円弧上に配置され内フレーム（１１）に取りつけら
れる。この位置検出器（７）は回転子磁極歯の凹凸を非
接触で検出するもので、磁気抵抗素子や光学的検出手段
等を用いる。位置検出器（７）の出力信号により、各相
コイルに通電指令を与えるので、常に最適相のコイルが
選択されて通電され、効率のよいモータが得られる。第
３同断面図に示すように、固定子コア（１）は回転子コ
ア（５）の磁極歯に対して位相の異なる６つの磁極歯群
を基本単位としている。もちろん同一固定子コア（１）
内に複数の基本単位の磁極歯群を配置してもよい。本実
施例では二つの基本単位の磁極歯群からなる。

第５図に永久磁石の配置を示す。第５図（、）は本実施
例で採用している配置方法で二つの磁石をヨークでつな
いで磁気回路を構成している。（１５）は固定子コア、
（１６）は磁石、（１７）はヨークである。

他に、固定子コアブロックの間に円周状に配置する第５
図（ｂ）の方法や、厚み方向に配置する（ｃ）の方法な
どがある。第５図（ｂ）に才？いて（１８）は固定子コ
ア、（１９）は磁石、第５図（（７）において（２０）
（２１）は固定子コア、（２２）は磁石である。

尚、実施例は３相の例を示したが、もちろん２相や他の
多相でもよい。

発明の効果 以−ｊＺのように本発明のブラシレスモータは、内周の
一定の角度ピッチで凹凸の歯をもつ回転子コアと、回転
子磁極歯に対して位相の異なる磁極歯からなる固定子コ
アと、固定子コアの外周」−に配置されて回転子コアの
凹Ｉ″１の位置を検出する位置検出器を設けたため、発
生トルクの大きく、トルクリップル及びコギングの小さ
なモータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ブラシレスモータの一実施例の縦断面図
、第２図は第１図のブラシレスモータののステータと磁
石取付の説明図、第６図と第７図は従来の磁気へソドア
クチュエータの説明図である。 （１）・・・固定ｒコア、（２）・・・永久磁石、（３
）用ヨーク、（４）・・・コイル、（５）・・回転ｆ−
コア、（６）・・・外フレーム、（７）・・・位置検出
器、（８）・−シャツ１〜、（１１）・・・内フレーム 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第ｌ因 ７−４４闇火子コア ２・・−永捜戯〃 ６−・・！司＠Ｊ−コア ７−族敵に上巻 ｔｌｌ、シ＼７ト ｑ−−一軸便唆！ 第２凶 第３図 第５因 （尾２ １り （ｌＩ）） ｑ 第Ｊ≧図 （Ｃ） 第６凶 第７因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内周に一定の角度ピッチで複数の凹凸の磁極歯を具
   備する磁性体の回転子コアと、この回転子コアとわずか
   な空隙を保って対向すると共に前記回転子磁極歯と同角
   度ピッチの複数の磁極歯を具備する複数の磁極歯群を有
   する磁性体の固定子コアと、この固定子コアに装着され
   た永久磁石と、前記固定子コアに装着された複数個の多
   相のコイルと、前記回転子コアと固定子コアとの空隙を
   一定に維持し回転子を回転自在に支持する軸受装置と、
   前記固定子の外周上または外周上付近に互いに位相の異
   なるピッチで配置された複数のセンサエレメントから構
   成され回転子磁極歯を検出し互いに位相の異なる多相の
   電気信号を出力する非接触センサとを備えたブラシレス
   モータ。