(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸から放射状に延びる複数個の支持体、及び複数個の前記支持体にそれぞれ巻回されたコイルとから成るステータと、前記支持体の先端面に対向するように環状配置した複数個のマグネット磁極を保持し、前記ステータを覆うカバーから成るロータとを備え、前記カバーの上壁の内側に取り付けられた前記マグネット磁極が上壁から見える位置、及び前記支持体の前記先端面が上壁の外側から見える位置に跨るように前記カバーの上壁に円弧状の長孔から成る複数個の孔を略環状に配置形成した３相のブラシレスモータであって、
前記支持体の数をＣ個、前記各支持体の配置角度ピッチをＰ角とし、
前記円弧状の長孔から成る複数個の孔の前記カバーの中心部からの各形成角度を（Ｚ１、Ｚ２、・・・）としたとき、Ｃ×Ｐ＝３６０度で、且つ（Ｚ１＋Ｚ２＋・・・）＝３×Ｐ×Ａ（Ａは１以上の整数）の関係式を満たすことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記ステータは、磁性材から成る補強板にて保持され、該補強板には、前記複数個の前記マグネット磁極が前記補強板の底面の外側から見える位置に複数個の孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記カバーの前記上壁の前記孔を非磁性材料から成る充填部材にて封止したことを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
請求項１、２、又は３記載のブラシレスモータを用いたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータとこのブラシレスモータを用いた磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブラシレスモータは、例えば、フロッピーディスク（ＦＤ）などの磁気記録・再生装置において、ＦＤを回転させるスピンドルモータなどに用いられるもので中心軸から放射状に延びる複数個の支持体、及び複数個の支持体にそれぞれ巻回されたコイルとから成るステータと、前記複数個の支持体の頂部の頂面に対向するように環状配置した複数個のマグネット磁極、及び複数個のマグネット磁極を保持し、前記ステータを覆うカバーとから成るロータとによって構成されている。
【０００３】
ここで従来の磁気記録・再生装置に用いられるブラシレスモータについて図面を用いて説明する。
図６は、従来のブラシレスモータを示す断面図、図７は、図６のＢ部の拡大断面図、図８は、従来のブラシレスモータのロータを示す平面図、図９は、従来のブラシレスモータのステータと補強板とを示す平面図である。
【０００４】
図６〜図９に示すように、従来のブラシレスモータは、ステータ１０と、ロータ２０と、補強板３０とからなり、３相の交流電流にて駆動されており、その厚さ寸法は、約３ｍｍである。
そして、ステータ１０は、回転可能な中心軸１１と、中心軸１１を保持する含油メタルから成る軸受け１２と、中心軸１１と共に軸受け１２を保持した軸受けケース１３と、軸受けケース１３の外周から同じ１５度の角度間隔（３６０度／２４＝１５度）をもって放射状に突出配置された２４個の支持体１４（１）〜支持体１４（２４）と、それぞれの支持体１４（１）〜１４（２４）の基部１４ａ（１）〜１４ａ（２４）に巻回されたコイル１５（１）〜コイル１５（２４）と、所定の位置（例えば、隣り合う支持体１４の間）に配置された３個の位置検出用ホール素子１６とを有している。
【０００５】
また、ロータ２０は、平板状の磁性材料から成り、切断・絞り加工され、円形状の上壁２１ａ、及び円環状の側壁２１ｂを有するカバー２１と、カバー２１の上壁２１ａの内面側で、且つ、側壁２１ａの内側に等間隔に環状配置した３２個のマグネット磁極２２（１）〜２２（３２）とを有する。即ち、マグネット磁極２２〜２２（３２）は、上壁２１ａと側壁２１ｂとによって形成される角部に当接された状態で配置されている。
【０００６】
また、環状のマグネット磁極２２（１）〜２２（３２）は、等間隔の１１．２５度の角度である領域（３６０度／３２＝１１．２５度）を占めるように、微小長さの間隙２３（１）〜２３（３２）をもって規則的に配置されている。そして、このロータ２０は、カバー２１の上壁２１ａの中心部が中心軸１１に適宜手段にて固着され、上壁２１ａがステータ１０を覆うように配置されると共に、支持体１４（１）〜１４（２４）の各先端面が３２個のマグネット磁極２２に対向するように配置される。
なお、一般的には、３相のブラシレスモータは、ステータに３Ｎ（但し、Ｎは１以上の整数）個のコイルを有し、ロータに４Ｎ個のマグネット磁極を有するように構成されている。
【０００７】
補強板３０は、例えば、鉄などの平板状の金属材料から成り、切断加工され、略矩形で、所定の箇所に円形の孔３１（図６参照）が設けられている。この補強板３０の孔３１には、軸受けケース１３が挿通された状態で適宜手段にて固着されている。
【０００８】
そして、このとき、交流の３相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とすれば、コイル１５（１）、１５（４）、１５（７）、・・・、１５（２２）は、Ｕ相の電流が流れ、その隣のコイル１５（２）、１５（５）、１５（８）、・・・、１５（２３）は、Ｖ相の電流が流れ、その隣のコイル１５（３）、１５（６）、１５（９）、・・・、１５（２４）は、Ｗ相の電流が流れる。
【０００９】
また、３個の位置検出用ホール素子１６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流に対応するものがひとつずつ配置されている。
【００１０】
次に、ここで、このような構成の従来のブラシレスモータの動作について説明する。
いま、このブラシレスモータに３相交流電源から、３相交流を供給すると、それによって、ロータ２０がステータ１０の周りを回転する。
【００１１】
このとき、Ｕ相用の位置検出用ホール素子１６（１）は、ロータ２０を構成しているマグネット磁極２２（１）〜２２（３２）の位置の磁束変化、即ち、それぞれの間隙２３（１）〜２３（３２）の到来によって生じる磁束変化を検出して、Ｕ相電流の切替タイミングの制御を行い、また、Ｖ相用の位置検出用ホール素子１６（２）、及びＷ相用の位置検出用ホール素子１６（３）も同様に、Ｖ相電流の切替タイミングの制御、及びＷ相電流の切替タイミングの制御を行う。
【００１２】
このように、３相のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて電流の切替タイミングを制御することにより、ロータ２０を所定の速度で安定に回転させることが出来るものである。
【００１３】
次に、ここで、従来のブラシレスモータのロータ２０のマグネット磁極２２と、ステータ１０の支持体１４との間の磁路について説明する。
図７に示すように、マグネット磁極２２からの支持体１４への磁路は、その大部分は、有効磁路４０として機能するが、マグネット磁極２２からの磁路の一部分は、無効磁路４１、４２となっている。この無効磁路４１、４２は、一方の無効磁路４１が、マグネット磁極２２からカバー２１の上壁２１ａに対して形成され、他方の無効磁路４２が、マグネット磁極２２から補強板３０に対して形成される。
また、この有効磁路４０が、ブラシレスモータの回転トルクに寄与し、そして、無効磁路４１、４２は、ブラシレスモータの回転トルクに寄与せずに無駄な磁路である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブラシレスモータでは、ロータ２０のマグネット磁極２２からの磁路の一部分がカバー２１の上壁２１ａや補強板３０との間に形成され、この磁路は、ブラシレスモータの回転トルクに寄与しない、無効磁路であり、よって、ステータ１０の支持体１４との間に形成される有効磁路が減少することになり、ブラシレスモータの回転トルクが充分に得られないという問題がある。
【００１５】
本発明は、上述の問題点を解決するもので、その目的は、マグネット磁極２２からの磁路が、全て支持体１４への有効磁路として機能し、回転トルクが良好であるブラシレスモータを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のブラシレスモータは、中心軸から放射状に延びる複数個の支持体、及び複数個の前記支持体にそれぞれ巻回されたコイルとから成るステータと、前記支持体の先端面に対向するように環状配置した複数個のマグネット磁極を保持し、前記ステータを覆うカバーから成るロータとを備え、前記カバーの上壁の内側に取り付けられた前記マグネット磁極が上壁から見える位置、及び前記支持体の前記先端面が上壁の外側から見える位置に跨るように前記カバーの上壁に円弧状の長孔から成る複数個の孔を略環状に配置形成した３相のブラシレスモータであって、
前記支持体の数をＣ個、前記各支持体の配置角度ピッチをＰ角とし、
前記円弧状の長孔から成る複数個の孔の前記カバーの中心部からの各形成角度を（Ｚ１、Ｚ２、・・・）としたとき、Ｃ×Ｐ＝３６０度で、且つ（Ｚ１＋Ｚ２＋・・・）＝３×Ｐ×Ａ（Ａは１以上の整数）の関係式を満たすことである。
【００１７】
また、本発明のブラシレスモータは、ステータは、磁性材から成る補強板にて保持され、該補強板には、複数個の前記マグネット磁極が補強板の底面の外側から見える位置に複数個の孔が形成されていることである。
【００１８】
また、本発明のブラシレスモータは、カバーの上壁の前記孔を非磁性材から成る充填部材にて封止したことである。
【００１９】
また、本発明のブラシレスモータを用いた磁気記録再生装置は、請求項１、２、又は３記載のブラシレスモータを用いたことである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のブラシレスモータについて図面を用いて説明する。図１は、本発明のブラシレスモータを示す断面図、図２は、図１のＡ部の拡大断面図、図３は、本発明のブラシレスモータのロータを示す平面図、図４は、本発明のブラシレスモータのステータと補強板とを示す平面図である。なお、従来のブラシレスモータと同一構成には、同一符号を付与してある。
【００２１】
図１〜図４に示すように、本発明のブラシレスモータは、ステータ１０と、ロータ２０と、補強板３０とからなり、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の交流電流にて駆動されており、その厚さ寸法は、約３ｍｍと薄型である。
そして、ステータ１０は、回転可能な中心軸１１と、中心軸１１を保持する含油メタルから成る軸受け１２と、中心軸１１と共に軸受け１２を保持した軸受けケース１３と、軸受けケース１３の外周から同じＰ度（例えば、１５度）の角度間隔（３６０度／２４＝１５度）をもって放射状に突出配置された２４個の支持体１４（１）〜支持体１４（２４）と、それぞれの支持体１４（１）〜１４（２４）の基部１４ａ（１）〜１４ａ（２４）に巻回されたコイル１５（１）〜コイル１５（２４）と、所定の位置（例えば、隣り合う支持体１４の間）に配置された３個の位置検出用ホール素子１６（１）〜１６（３）とを有している。
【００２２】
また、ロータ２０は、平板状の磁性材料から成り、切断・絞り加工され、円板状の上壁２１ａ、上壁２１ａから下方に絞り加工された円環状の側壁２１ｂ、及び上壁２１ａに設けられた複数個（例えば、６個）の円弧溝状の孔２１ｃを有するカバー２１と、カバー２１の上壁２１ａの内面側で、且つ、側壁２１ａの内側に環状配置した複数個（例えば、３２個）のマグネット磁極２２（１）〜２２（３２）とを有する。即ち、マグネット磁極２２（１）〜２２（３２）は、上壁２１ａと側壁２１ｂとによって形成される角部に当接された状態で配置されている。
【００２３】
そして、図３に示すように、カバー２１の上壁２１ａの複数個（例えば、６個）の円弧溝状の孔２１ｃは、側壁２１ｂの近傍に略環状で等間隔に設けられている。詳しくは、この円弧溝状の孔２１ｃは、両端部間の孔の範囲（Ｚ１度、Ｚ２度、・・）がカバー２１の中心部からの中心角度として同じＺ度（例えば、４５度）であるように形成され、且つ、隣り合う孔２１ｃと孔２１ｃとの間の範囲は、カバー２１の中心部からの中心角度として同じＹ度（例えば、１５度）であるように形成されている。
【００２４】
また、環状のマグネット磁極２２（１）〜２２（３２）は、等間隔のＸ度（例えば、１１．２５度）の角度である領域（３６０度／３２＝１１．２５度）を占めるように、微小長さの間隙２３（１）〜２３（３２）をもって規則的に配置されている。
そして、このロータ２０は、カバー２１の上壁２１ａの中心部が、中心軸１１に適宜手段にて固着され、上壁２１ａがステータ１０を覆うように配置されると共に、支持体１４（１）〜１４（２４）の各先端面がマグネット磁極２２（１）〜２２（３２）に対向するように配置される。
【００２５】
そして、上壁２１ａが、ステータ１０を覆うように配置された状態のとき、上壁２１ａに設けられた円弧溝状の孔２１ｃは、マグネット磁極２２が上壁２１ａの外側から見える位置、及び支持体１４の先端面が上壁２１ａの外側から見える位置に跨るように形成されている。
【００２６】
補強板３０は、例えば、鉄などの磁性材料から成り平板状で、切断加工され、略矩形で、所定の箇所に円形の孔３１が設けられている。この補強板３０の孔３１には、軸受けケース１３が挿通された状態で適宜手段にて固着されている。また、図４に示すように、孔３１を中心にして、中心角度として同じＤ度（例えば、６０度）の両端部の孔の範囲をもって、且つ、中心角度として同じＥ度（例えば、６０度）の範囲の間隔で、複数個（例えば、３個）の円弧溝状の孔３２が設けられている。そして、この補強板３０にロータ２０が配置された状態のとき、マグネット磁極２２が前記補強板３０の底面の外側から見える位置に前記円弧溝状の孔３２が設けられている。
【００２７】
そして、このとき、交流の３相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とすれば、コイル１５（１）、１５（４）、１５（７）、・・・、１５（２２）は、Ｕ相の電流が流れ、その隣のコイル１５（２）、１５（５）、１５（８）、・・・、１５（２３）は、Ｖ相の電流が流れ、その隣のコイル１５（３）、１５（６）、１５（９）、・・・、１５（２４）は、Ｗ相の電流が流れる。
【００２８】
また、３個の位置検出用ホール素子１６（１）〜１６（３）は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流に対応するものがひとつずつ配置されている。
【００２９】
次に、ここで、このような構成の本発明のブラシレスモータの動作について説明する。
いま、このブラシレスモータに３相交流電源から、３相交流を供給すると、それによって、ロータ２０がステータ１０の周りを回転する。
【００３０】
このとき、Ｕ相用の位置検出用ホール素子１６（１）は、ロータ２０を構成しているマグネット磁極２２（１）〜２２（３２）の位置の磁束変化、即ち、それぞれの間隙２３（１）〜２３（３２）の到来によって生じる磁束変化を検出して、Ｕ相電流の切替タイミングの制御を行い、また、Ｖ相用の位置検出用ホール素子１６（２）、及びＷ相用の位置検出用ホール素子１６（３）も同様に、Ｖ相電流の切替タイミングの制御、及びＷ相電流の切替タイミングの制御を行う。
【００３１】
このように、３相のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて電流の切替タイミングを制御することにより、ロータ２０を所定の速度で安定に回転させることが出来るものである。
【００３２】
次に、ここで、本発明のブラシレスモータのロータ２０のマグネット磁極２２と、ステータ１０の支持体１４との間の磁路について説明する。
図２に示すように、マグネット磁極２２からの支持体１４への磁路は、マグネット磁極２２と対向する上下位置に孔２１ｃと孔３２とが設けられていることから、孔２１ｃと孔３２とが設けられている箇所では大半の部分が、有効磁路４０として機能し、ブラシレスモータの回転トルクに寄与する。即ち、カバー２１の上壁２１ａの孔２１ｃと、補強板３０の孔３２とが設けられていることによって、その部分ではマグネット磁極２２からの支持体１４への磁路に無効磁路となる磁路が少なくなり、従来との比較でロスが減少し、効率がよい。
【００３３】
次に、本発明のブラシレスモータのステータの支持体の配置角度ピッチと、ロータのカバーの上壁の略環状の複数個の孔の各形成範囲（角度）とについて説明する。
先ず、このブラシレスモータを、Ｎ相（例えば、３相）のブラシレスモータとし、支持体１４の配置角度ピッチを、Ｐ度（例えば、１５度：ここで支持体の数をＣ個とするとＣ×Ｐ＝３６０度）とし、カバー２１の上壁２１ａの略環状の複数個（例えば、６個）の孔２１ｃの各形成範囲（角度）を、それぞれＺ１度、Ｚ２度、・・・（例えば、各４５度）とし、この各形成範囲（角度）の合計角度を、Ｚ１＋Ｚ２＋・・・としたときに、
（Ｚ１＋Ｚ２＋・・・）＝Ｎ×Ｐ×Ａ（Ａは１以上の整数）
の関係式が成り立つように構成されている。
【００３４】
このような構成によって、Ｎ相のそれぞれの相（例えば、Ｕ、Ｖ、Ｗ相）に対応するそれぞれの各支持体１４（ステータ）は、各マグネット磁極２２（ロータ）から支持体１４への回転トルクに寄与する有効磁路と回転トルクに寄与しない無効磁路とが各孔２１ｃによって磁気バランスが均一となるように形成される。このことからステータ１０とロータ２０との間の有効磁路と無効磁路とによる磁気バランスが安定し、よって、Ｎ相（例えば、３相）の間のトルクムラが減少する。
【００３５】
上述の関係式に、本発明のブラシレスモータの構成の各値を算入すると、
（Ｚ１＋Ｚ２＋・・・）＝４５（度）×６＝２７０度
３（Ｎ相）×１５（Ｐ度）×６（Ａ：１以上の整数）＝２７０度
となって、上述の関係式を満足する。
【００３６】
次に、本発明のブラシレスモータの第２の実施の形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施の形態のブラシレスモータの要部断面図である。図５において、本発明の第１の実施の形態における構成と同一構成については、同一符号を付与してある。
【００３７】
この第２の実施の形態のブラシレスモータと、前述の実施の形態のブラシレスモータとの構成の差異は、図５に示すように、ロータ２０の上壁２１ａの孔２１ｃを例えば、ナイロン樹脂やポリアセタール樹脂などの非磁性材から成る充填部材２３にて封止したことである。その他の構成は、同一構成であるので、説明は省略する。
【００３８】
なお、本発明の上記第１、第２の実施の形態においては、ブラシレスモータが、ステータに２４個のコイル１５（１）〜１５（２４）を有し、ロータに３２個のマグネット磁極２２（１）〜２２（３２）を有する３相のブラシレスモータである例について説明したが、本発明のブラシレスモータは、かかる構成のものに限定されず、他の構成のもの、例えば、ステータに６個のコイルを有し、ロータに８個のマグネット磁極を有する３相のブラシレスモータであってもよく、また、ステータに９個のコイルを有し、ロータに１２個のマグネット磁極を有する３相のブラシレスモータであってもよく、一般的には、ステータに３Ｎ（但し、Ｎは１以上の整数）個のコイルを有し、ロータに４Ｎ個のマグネット磁極を有する３相のブラシレスモータであってもよい。また、３相のブラシレスモータでなく、多相のブラシレスモータであってもよい。
【００３９】
なお、本発明の上記第１、第２の実施の形態においては、中心角度が４５度で、数が６個の孔２１ｃを形成した実施例について説明したが、これに限定されず、例えば、３相（Ｎ相）で、支持体１４の角度ピッチが１５度（Ｐ度）であるならば、中心角度が９０度（Ｚ度）で、数が３個の孔や、中心角度が６０度（Ｚ度）で、数が３個の孔であってもよく、即ち、（Ｚ１＋Ｚ２＋・・・）＝Ｎ×Ｐ×Ａ（Ａは１以上の整数）の関係式が成り立つ構成であれば良い。
【００４０】
なお、本発明の上記第１の実施の形態においては、補強板３０に形成した孔３２は、開放した状態に形成したが、これに限定されず、この孔３２をナイロン、ポリアセタール樹脂などの充填部材にて封止しても良い。
【００４１】
なお、また、本発明のブラシレスモータは、ＦＤなどの磁気記録・再生装置のＦＤを回転させるスピンドルモータとして用いるのに好適である。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のブラシレスモータは、カバーの上壁の内側に取り付けられたマグネット磁極が上壁の外側から見える位置、及び支持体の先端面の上壁の外側見える位置に跨るように複数個の孔を設けたことによって、マグネット磁極からの支持体への磁路に回転トルクに寄与しない無効磁路が形成されることが従来に比較して減少し、よって、マグネット磁極から支持体への有効磁路が増加し、効率が良好で、高い回転トルクを有するブラシレスモータを提供できる。
【００４３】
また、本発明のブラシレスモータは、ステータは、磁性材から成る補強板にて保持され、マグネット磁極が補強板の底面の外側から見える位置に複数個の孔が形成されていることので、マグネット磁極からの支持体への磁路に回転トルクに寄与しない無効磁路が形成されることが一層減少し、よって、マグネット磁極から支持体への有効磁路が増加し、一層効率が良好で、一層高い回転トルクを有するブラシレスモータを提供できる。
【００４４】
また、本発明のブラシレスモータは、カバーの上壁の孔を非磁性材から成る充填部材にて封止したことから、上壁に孔が形成されていても、上壁の強度が孔によって、減少されることが無く、ロータが安定した回転を保つことが出来る。また、上壁に孔が形成されていても充填部材にて封止されているので、チリやゴミなどがブラシレスモータ内に進入するのを防止することが出来る。
【００４５】
また、本発明のブラシレスモータは、このブラシレスモータを、Ｎ相のブラシレスモータとし、支持体の配置角度ピッチを、Ｐ度とし、（支持体の数をＣ個とすると、Ｃ×Ｐ＝３６０度）、カバーの上壁の略環状の複数個の孔の各形成角度（Ｚ１、Ｚ２、・・・）の合計角度を、（Ｚ１＋Ｚ２＋・・・）度としたとき、
（Ｚ１＋Ｚ２＋・・・）＝Ｎ×Ｐ×Ａ（Ａは１以上の整数）
との関係式を満すことによって、ステータとロータとの磁気バランスを安定にすることが出来、効率のよく、トルクムラの少ないブラシレスモータを提供できる。
【００４６】
また、本発明のブラシレスモータを用いた磁気記録再生装置は、効率がよく、高回転トルクのブラシレスモータを用いていることから、消費電力の少ない、安定した記録再生が出来る磁気記録再生装置を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のブラシレスモータを示す断面図である。
【図２】本発明の図１のＡ部の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態のブラシレスモータのロータを示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態のブラシレスモータのステータと補強板とを示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図１のＡ部の拡大断面図である。
【図６】従来のブラシレスモータを示す断面図である。
【図７】図６のＢ部の拡大断面図である。
【図８】従来のブラシレスモータのロータを示す平面図である。
【図９】従来のブラシレスモータのステータと補強板とを示す平面図である。
【符号の説明】
１０  ステータ
１１  中心軸
１２  軸受け
１４  支持体
１４ａ  基部
１５  コイル
２０  ロータ
２１  カバー
２１ａ  上壁
２１ｃ  孔
２２  マグネット磁極
２３  間隙
３０  補強板
３２  孔
【図１】
0003543930.tif 000002
【図２】
0003543930.tif 000003
【図３】
0003543930.tif 000004
【図４】
0003543930.tif 000005
【図５】
0003543930.tif 000006
【図６】
0003543930.tif 000007
【図７】
0003543930.tif 000008
【図８】
0003543930.tif 000009
【図９】
0003543930.tif 000010