CN1469527A

CN1469527A - 扁平电动机

Info

Publication number: CN1469527A
Application number: CNA03141043XA
Authority: CN
Inventors: 西尾光正
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2004-01-21
Anticipated expiration: 2023-06-16
Also published as: US6812603B2; CN100428608C; JP2004040840A; US20040051407A1

Abstract

提供能实现薄型化，特性随时间的变化小，可靠性高的扁平电动机。把用于对具有环状驱动磁体3的转子1进行轴支承的轴承10固定到轴承安装平面部12内，在其外侧的驱动线圈安装面部13上与驱动磁体3相对置把驱动线圈4排列固定成同心圆状的定子架6，其轴承安装平面部12作为以上述轴为中心的圆形平面，使上述驱动线圈安装面部13，为在上述轴上具有顶点的大体为圆锥形的侧面的一部分，形成一种随着远离上述轴而离开转子1的方向的倾斜形状，同时，在上述轴承安装平面部12和上述驱动线圈安装面部13的连接部上形成了弯曲的折痕线14。

Description

扁平电动机

技术领域

本发明涉及驱动磁体和驱动线圈在平面上对置的、所谓轴向间隙型扁平电动机，特别涉及需要薄型化的软盘驱动器(FDD)用主轴电动机。

背景技术

驱动磁体和驱动线圈在平面上对置的、所谓轴向间隙型扁平电动机，用于FDD等许多设备。

这种现有的FDD用偏平电动机的一例由图9和图10进行说明。图10是半剖视图。

首先，在图10中，转子100，其结构是，在由软磁体构成的转子架20上，利用粘接等方法安装环状驱动磁体30，在该环状驱动磁体30的下端面上，对多极的驱动磁极进行充磁。

另一方面，位于转子100下方的定子50，其结构是，在作为磁路的一部分的软磁体所构成的平板状定子架60上，通过粘接等方法把轮状驱动线圈40安装成多个环状体。

并且，在上述转子100上，安装了作为旋转中心的轴80，进一步，轴80通过轴承70支承并以上述定子50的中心进行自如旋转。

再者，在该驱动线圈40和上述驱动磁体30之间，设置微小的间隙d1，以免妨碍转子100的旋转。

通过使规定的电流流入到驱动线圈40内而产生旋转磁场，由于该旋转磁场和来自驱动磁极的磁场的相互作用而产生旋转驱动力，使转子100旋转。

近几年，市场迫切需要FDD用主轴电动机进一步小型化和轻量化，为了减小电动机的厚度同时提高其工作效率，驱动磁体30采用吸引力强的稀土类磁体。

因此，出现以下现象：在装配状态下，定子架60受到驱动磁体30的强力吸引，在接近驱动磁体30的方向上产生变形，驱动磁体30和驱动线圈40的间隔d1，随着向外周方向移动而变窄。

于是，提出了实开平6-11163号公报所公开的方案，即对定子架60随着远离旋转中心而向转子100的相反方向弯曲，形成碗形(参见图9(b))。

这一点，如图9(a)所示，在装配转子100的状态下，尽量使驱动磁体30和驱动线圈40的间隔d1达到适当，以便使定子架60形成碗形。

发明内容

但是，一般，驱动磁体和驱动线圈之间的间隙越小，从驱动磁体产生的磁通越有效地与驱动线圈进行互连，提高旋转力矩。所以电动机由于效率变高，而能更加薄型化。

然而，在上述形成碗形的定子架中，作用于驱动磁体和定子架之间的强吸引力所造成的定子架的变形并非一样，所以，在径向上在驱动线圈和定子架间的间隔中出现有处窄有处宽。

具体来说，变形情况是：从驱动线圈向旋转轴侧，在接近处较窄，向相反的外形方向，渐渐变宽。

所以，存在的问题是：进一步减小间隙d有一定限度，电动机难于进一步薄型化。

并且，还存在电动机特性随时间而变化(老化)，可靠性降低的问题。

这是因为，由于强的吸引力使定子架变形随时间和外部热负荷而显著变化的蠕变(变形)现象。由于这种蠕变现象，而产生以下问题：驱动磁体和驱动线圈之间的间隙变窄，在最坏的情况下，妨碍旋转，造成破坏。

因此，本发明所要解决的问题是：提供能实现薄型化，特性随时间的变化小，可靠性高的扁平电动机。

为了解决上述问题，本发明的方法是具有以下结构。

也就是说，权利要求1是一种扁平电动机，包括转子和定子：

其中转子1具有轴8以及带有多极的驱动磁极的环状驱动磁体3；

其中定子具有轴承安装平面部12，用于安装轴承10，以便支承上述转子1并使其旋转自如；以及

驱动线圈安装面部13，用于排列安装许多个驱动线圈4，并使其形成与上述轴同心的状态，以便与上述轴承安装平面部12的外侧相连接并进行延伸，与上述驱动磁体3相对置，

其特征在于：把上述轴承安装平面部12作为以上述轴为中心的圆形平面部，

使上述驱动线圈安装面部13，为在上述轴上具有顶点的大体为圆锥形的侧面的一部分，形成一种随着远离上述轴而离开转子1的方向的倾斜形状，同时，在上述轴承安装平面部12和上述驱动线圈安装面部13的连接部14形成了弯曲的折痕线。

附图说明

图1是说明本发明的扁平电动机的实施例中的主要部分的平面图和剖视图。

图2是表示本发明的扁平电动机的实施例中的主要部分的平面图和剖视图。

图3是说明本发明的扁平电动机的实施例中的主要部分的概要图。

图4是表示本发明的扁平电动机的实施例的部分半剖视图。

图5是表示本发明的扁平电动机的实施例的透视图。

图6是说明本发明的扁平电动机的实施例的效果的磁束线分布图。

图7是说明现有的扁平电动机的磁束线分布图。

图8是说明本发明的扁平电动机实施例的效果的图。

图9是说明现有的扁平电动机的概要图。

图10是说明现有的扁平电动机的半剖视图。

具体实施方式

以下通过优选实施例利用图1～图6和图8，详细说明本发明的实施例。

图1是说明本发明的扁平电动机的实施例的主要部分的平面图和剖视图。

图2是表示本发明的扁平电动机的实施例的主要部分的平面图和剖视图。

图3是说明本发明的扁平电动机的实施例的主要部分的平面图。

图4是表示本发明的扁平电动机的实施例的半剖视图。

图5是表示本发明的扁平电动机的实施例的概要透视图。

图6是说明本发明的扁平电动机的实施例的效果的磁通线分布图。

图8是说明本发明的扁平电动机的实施例的效果的图。

本发明的实施例的透视图示于图5。首先说明概要。

在图3、图4中，转子1是在由软磁体而构成的转子架2上通过磁性吸引而安装环状驱动磁体3而构成，在该驱动磁体3的定子侧端面3A(图的下侧面)上对多极的驱动磁极进行充磁。

并且，在转子1上安装作为旋转中心的轴(以下简称轴)8。

另一方面，位于转子1的下方的定子5，其结构是：利用粘接剂把多个轮状的驱动线圈4安装到作为磁路的一部分的由软磁体构成的大体上为板状的定子架6上。

再者，在上述定子5的中心设置圆形的开口部6A，在该开口部上通过敛缝来固定烧结含油轴承10。

并且，轴8通过由烧结含油轴承10和推力滚珠轴承11而构成的轴承单元9来进行支承并可自如旋转。

图2表示定子架6的平面图及其A-A剖视图，在固定在定子架6上的烧结含油轴承10的外侧上，如上所述，利用粘接剂来把多个轮状驱动线圈4排列固定成以轴为中心的同心状，进一步利用锡焊等方法来把无图示的电子元件固定到其外侧的电子元件安装面部15上。

在使转子1和定子5相组合的状态下，在该驱动线圈4和驱动磁体3之间设置微小间隙d，以免在转子1旋转时两个零件有妨碍(参见图3和图4)。

以下详细说明定子架6的形状。

在图1、图2中，定子架6形成为以硅钢片为基材的兼用作电路板的印制电路板。

定子架6，在以旋转轴为中心的圆形平面上形成了包括烧结含油轴承10固定面在内的轴承安装平面部12，用于安装其外侧的驱动线圈4的驱动线圈安装面部13，作为在旋转轴上有顶点的大体为圆锥形的表面的一部分，随着远离轴而在离开转子1的方向上形成倾斜的形状。

并且，轴承安装平面部12和驱动线圈安装面部13的连结部14，利用塑性变形进行弯曲，形成带有折痕线的状态。

该连接部14被弯曲形成的程度是：在扁平电动机装配后也能从弯曲侧清楚地看出弯曲线，在实施例中，相对于定子架从旋转轴到外形的尺寸L＝23mm，在以旋转轴为中心直径Φ＝15mm的位置上，设置了连接部。

当利用该定子架6来装配扁平电动机时，驱动磁体3吸引定子架6，在使其接近的方向上产生变形，驱动磁体3的驱动线圈侧的侧面3A、以及与其相对置的驱动线圈4的驱动磁体侧的侧面4A位于大体上平行的状态。该状态示于图3、图4。

在连接部14中，弯曲强度有时比其他部分高，所以，向转子侧的吸引受到抑制，同时连接部14设置在离开旋转中心的位置上，该位置成为驱动线圈安装面部的变形支点，所以，变形重量减少的程度相当于离开中心的量，驱动线圈安装面部吸引增强，其结果，翘曲D1(参见图3)变得极小。并且，驱动磁体3和驱动线圈4之间的间隙d，靠近该轴的一侧和远离该轴的一侧的差变得极小，所以，能使间隙d更窄，能更加薄型化。

连接部14的弯曲量按照驱动磁体3的吸引力和最佳间隙d的关系进行适当设定，在实施例中D0＝0.1～0.15mm。

图1、图2所示的装配前的定子架6是以夸张的方式来描绘变形。

另一方面，因为轴承安装部12形成为平面，所以能以更好的角度精度来安装烧结含油轴承10。

对以上说明的实施例的扁平电动机的效果，通过(I)模拟和(II)可靠性试验进行了评价，其结果依次详述如下。

(I)模拟评价

现有的扁平电动机和本发明的实施例的扁平电动机中的磁性吸引所造成的定子架的变形的差异，通过有限单元法的模拟而进行了分析评价，其结果示于图6、图7。这些图分别利用有限单元法对转子架和磁体的定子架的变形状态进行了分析。

转子架102是对转子架2、20进行了模拟模型化，并且，磁体103是对磁体3、30进行了模拟模型化，定子架106a、106b是对实施例和现有例的定子架6、60进行了模拟模型化。

磁体103、转子架102和定子架106a、106b构成了磁路。

图6(a)和图7(a)表示实施例和现有例的扁平电动机中的无磁性吸引的状态的磁体和定子架的模拟模型的半断面。

图6(b)和图7(b)表示实施例和现有例的扁平电动机中的磁体和构成磁路的定子架的磁路的模拟结果。另外，图6(c)和图7(c)是表示利用下式(1)来计算在图6(b)和图7(c)的状态下定子架106a、106b如何被磁体103吸引。

磁体103用斑点标记来表示其断面。

(1)式表示把模拟的参数设定为

Fs：吸引力，R1：磁体103的内径，R2：磁体103的外径，B：磁通密度函数，θ：角度，r：离中心的距离，μ_o：导磁率。

以此来表示吸引力Fs。

公式(见原文7页)

如图6(c)所示，本实施例的定子架106a，变形保持与磁体103大体上平行。

对此，图7(c)所示的现有例的碗形定子架103b，在接近旋转轴的部位P处，局部位置妨碍磁体103，另一方面，在外周部间隔扩宽，得不到一样的间隙。

如上所述，通过模拟，可以看出：实施例的定子架6在驱动磁体3的吸引下保持翘曲较小的形状，电动机性能良好。

(II)可靠性评价

现有例的扁平电动机中的定子架60的变形，因外部热负荷而发生巨大变化，与此相比，本发明的扁平电动机中的定子架，其变化受到很大限制。

为了调查该热负荷所造成的变化和随时间的变化(老化)，按以下4个项目进行了可靠性试验。

(a)常温、常湿(25℃、60％相对湿度)放置2小时

(b)高温、高湿(60℃、90％相对湿度)放置2小时

(c)低温(0℃)放置2小时

(d)热冲击

(65℃1小时→25℃0.25小时→45℃1小时→25℃1小时，进行一次)

提供现有例的扁平电动机和实施例的扁平电动机用于上述(a)～(d)的试验，分别检查定子架的翘曲D1、D2的试验前后的变化率。其结果示于图8。其中，翘曲D1是实施例的变化率，示于图3。翘曲D2是现有例的变化率，示于图9。

从该结果中可以看出：当现有例的翘曲D2的变化率为100％时的实施例的翘曲D1的变化率为55％～70％，其变化极小。

所以，实施例的扁平电动机，其特性随时间的变化极小，可靠性很高。

本发明的实施例并非仅限于上述结构，在不脱离本发明的要点的范围内，可以进行各种更改。

发明的效果

如上所述，本发明的扁平电动机，驱动磁体的吸引所造成的定子架的翘曲很小，驱动磁体和驱动线圈的间隙离轴远的一侧和近的一侧的差可减至极小，所以其效果是：能进一步薄型化，另外，因为定子架的强度高，形状变化率小，所以，特性随时间的变化小，可靠性高。

Claims

1.一种扁平电动机，包括转子和定子，

其中转子具有轴以及带有多极的驱动磁极的环状驱动磁体，

其中定子具有轴承安装平面部，用于固定轴承，以便支承上述转子并使其自由旋转；以及驱动线圈安装面部，用于排列固定多个驱动线圈，并使其形成与上述轴同心的状态，以便与上述轴承安装平面部的外侧相连接并进行延伸，与上述驱动磁体相对置，

其特征在于，

把上述轴承安装平面部作为以上述轴为中心的圆形平面部，

使上述驱动线圈安装面部，为在上述轴上具有顶点的大体为圆锥形的侧面的一部分，形成随着远离上述轴而离开转子的方向的倾斜形状，同时，在上述轴承安装平面部和上述驱动线圈安装面部的连接部形成了弯曲的折痕线。