CN1638236A

CN1638236A - 无刷电机

Info

Publication number: CN1638236A
Application number: CNA2004101049971A
Authority: CN
Inventors: 藤中广康; 益田久光男
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Minebea Motor Manufacturing Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: JP2005192262A; US20050140225A1; US7015612B2; CN100486079C

Abstract

一种能降低电机的轴向振动的低振动的无刷电机。该无刷电机在轴承轮毂部设置有轴承，轴受上保持有轴承，轴的端部与径向力承受构件相抵接，轴在轴承上可转动自由地受到轴支撑，其特征在于，设置有：夹持所述轴向力承受构件、将轴的端部向轴向力方向进行吸引的永久磁铁；以及具有支撑所述永久磁铁的底座部，用磁性材料构成所述轴承轮毂部、轴承、轴、底座部，磁通构成通过永久磁铁—底座部—轴承轮毂部—轴承—轴的闭合磁路。可提供小型且价廉的磁铁能得到足够的轴向力吸引力、低成本且轴向力方向振动小的无刷电机。

Description

无刷电机

技术领域

本发明涉及被应用于磁盘装置、光盘装置上的主轴电机等。

背景技术

磁盘装置和光盘装置，每年机器在向高速化、高容量化发展。因此，对于驱动光盘用的主轴电机，在要求电机的高速、高扭矩化的同时，要求低振动、低噪声化。

例如，改写型DVD装置等，有时以最大6000r/min的程度进行写入，盘片的稍许振动将导致写入错误，因此，尤其对驱动盘片的主轴电机提出了低振动的要求。

关于这样的主轴电机的低振动化的方法(尤其是降低轴向力方向的振动)，目前考虑的实现低振动化的方法是，在转子或者定子侧的任意一侧设置永久磁铁，用永久磁铁将转子向轴向力方向进行吸引，抑制轴的浮起。

或者，作为其他的方法可考虑的是，以磁性材料制作轴，用永久磁铁吸引轴的端面的方法。但是，在实际的产品上不太被使用。(例如，参阅JP52-095010A、JP05-068363A)

然而，在前者的转子或者定子侧的任意一侧设置永久磁铁、用永久磁铁将转子朝轴向力方向进行吸引的方法中，由于能够加大吸引面积，因此，可容易地增强吸引力，然而，为了得到足够的吸引力而需要使用大的永久磁铁，容易引起永久磁铁的成本升高。

另外，在后者的用永久磁铁吸引轴的方法中，由于吸引面积小，因此，很多时候不能得到足够的吸引力，现状是不太被使用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种以小型且价廉的磁铁能得到足够的轴向力吸引力、低成本且轴向力方向振动小的无刷电机。

为了解决上述课题的第1发明的无刷电机，是一种在轴承轮毂部设置有轴承，轴承上保持有轴受，轴的端部与轴向力承受构件相抵接，轴在轴承上可转动自由地受到轴支撑的无刷电机，其特征在于，设置有：夹持所述轴向力承受构件、将轴的端部向轴向力方向进行吸引的永久磁铁；以及对所述永久磁铁进行支撑的底座部，用磁性材料构成所述轴承轮毂部、轴承、轴和底座部，磁通构成通过永久磁铁—底座部—轴承轮毂部—轴承—轴的闭合磁路。

由于所述的结构，因磁通通过永久磁铁—底座部—轴承轮毂部—轴承—轴构成闭合磁路，因此，即便是小的磁铁也能够得到大的吸引力。

另外，第2发明是权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，在所述的第1发明中，在永久磁铁的外周部与底座部之间设置有空间部。

如上所述，由于在永久磁铁的外周部与底座部之间设置有空间部，可降低磁通的泄漏，即使是小的磁铁，也能够得到大的吸引力。

另外，第3发明是所述第1发明或者第2发明中的无刷电机，其特征在于，永久磁铁是从各向异性永久磁铁的块中切取而制成的。

如上所述，由于永久磁铁是从各向异性永久磁铁的块中切取而制成的，提高了磁铁的生产率，使磁铁的低成本化成为可能。

另外，第4发明是所述第1发明或者第2发明中的无刷电机，其特征在于，永久磁铁的形状是长方体。

如上所述，由于将永久磁铁的形状定为长方体，即便不进行特别的定位，也能够在外周部空出空间。

另外，第5发明是所述第1发明或者第2发明中的无刷电机，其特征在于，在与轴前端的永久磁铁相对置的部分附近，固定有用磁性材料构成的防滑出部件。

如上所述，由于在与轴前端的永久磁铁相对置的部分附近，固定有用磁性材料构成的防滑出部件，能够进一步地提高吸引力。

附图说明

图1是本发明实施形态1中的无刷电机的剖视结构图。

图2(A)表示的是本发明实施形态1中的永久磁铁与底座部的结构，是在永久磁铁外周部与底座部之间具有足够的间隙的情况的说明图。

图2(B)是永久磁铁外周部与底座部之间不具有足够的间隙的情况的说明图。

图3是本发明实施形态1中表示永久磁铁的制作方法的说明图。

图4是本发明实施形态1中的底座部的立体图。

图5是本发明实施形态1中其他例子的无刷电机的剖视结构图。

图6是本发明实施形态2中的无刷电机的剖视结构图。

发明实施的最佳形态

以下，参阅图纸，就本发明的实施形态进行说明。

本发明的无刷电机设置有：将轴承2固定于内周的轴承轮毂部3；回转自由地受轴承2保持的轴4；与轴4的端面进行滑动的轴向力承受构件5；夹持所述轴向力承受构件5、将轴4的端面向一方吸引的永久磁铁6；对所述永久磁铁6进行支撑的底座部7。用磁性材料构成所述轴承轮毂部3、轴承2、轴4、底座部7，磁通构成通过永久磁铁6-底座部7-轴承轮毂部3-轴承2-轴4的闭合磁路。

[实施形态1]

图1是本发明实施形态1的无刷电机的剖视结构图。

图1中，1表示的是安装于机器上的电机基座，该基座1是将电镀钢板冲压加工成型后制成的，中央部与固定轴承2用的圆筒状的轴承轮毂部3形成一体。

轴承2是由铁、或铁与铜的合金材料所构成的烧结含油轴承(sintering oillessbearing)，呈圆筒状，被压入固定于所述轴承轮毂部3的内周。

轴4回转自由地受轴承2的支撑。将轴4的下侧端面的前端加工成R状，在与轴向力板5(轴向力承受构件)大致点接触的状态下形成回转的状态。在轴向力板5的下面，设置有形成轴向单极起磁的三角柱、立方体、长方体、多角柱、硬币型(圆柱)等的永久磁铁6，产生将轴4朝下方吸附的作用。永久磁铁6的下侧端面，与用电镀钢板冲压加工而成型的有底圆筒形的底座部7相接触。该底座部7被压入固定于基座1的轴承轮毂部3的下部，通过轴向力板5及永久磁铁6朝轴向力方向支撑轴4。

这里，在本实施形态中，不仅是用永久磁铁6吸引的轴4，而且底座部7、轴承轮毂部3、轴承2全部以磁性材料制成，构成如图1箭头所示的将永久磁铁6-底座部7-轴承轮毂部3-轴承2-轴4这一轴向力板5夹持的闭合磁路。

这样，由于构成闭合磁路，从而提高了磁通的磁导率(pemeance)，因此，即使是同一尺寸、同一性能的永久磁铁也能够产生更多的磁通，能够提高磁性吸引力。

这里，关于所使用的轴承2，最好是用质量比50％以上含铁的烧结合金制作。通常，在烧结含油轴承中，使用除铁以外的以铜、锌等为代表的金属，可减少与轴之间的摩擦阻力，在电机的电力消耗等方面是有利的，然而，铁的质量比率过小的话，材质的导磁率及磁通密度变小，因此，不能得到足够的磁通，会降低磁性吸引力。

另外，轴向力板5所使用的材质，适合使用PEEK(聚醚醚酮polyether etherketone)、POM(聚缩醛polyacetal)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯polyethylene terephthalate)等的耐磨损性优良的树脂板、陶瓷、超合金钢等。

因使用此类耐磨损性优良的材质，即使减薄轴向力板5，也不会有大的磨耗，由于轴4与永久磁铁6的间隙变窄，故能够提高吸引力。

尤其，即使是不另行设置类似轴向力板5的部件，由于在磁铁的表面贴有PEFE(聚四氟乙烯poly tetrafluoroethylene)系等的低摩擦系数的薄膜，故采用该薄膜与轴滑动的方法也行。

在本实施形态的结构中，为了得到足够的磁性吸引力，另外有几个注意点。

首先，第1点就永久磁铁的外周部的空间进行说明。

图2(A)、图2(B)表示的是永久磁铁与底座部的结构的说明图。

图2(A)表示的是在永久磁铁6的外周部与底座部7之间有足够的间隙的情况，图2(B)表示的是在永久磁铁6的外周部与底座部7之间没有足够的间隙的情况。

如图2(B)所示，如果永久磁铁6的外周部与底座部7之间没有足够的间隙，从永久磁铁端面附近发出的磁通，直接成为了底座部7的侧面泄漏的泄漏磁通8。因此，不仅仅是磁通不能使用于轴的吸引，而且由于增加了通过底座部7的磁通，提高了底座部7的磁通密度，成为引起底座部7的磁场饱和的主要原因，有时会大大地降低磁性吸引力。因此，最好是在永久磁铁6的外周部设置有一定的空间部。

另外，第2点是关于永久磁铁的材质。

在本实施形态中，为了使所用的永久磁铁、即使是在底座部7的狭窄的空间也能够得到足够的吸引力，适合使用磁力更强的永久磁铁。

各向异性Sm-Co系烧结永久磁铁、各向异性Nd-Fe-B系烧结永久磁铁等，因有很强的磁力而适合于本用途。

然而，所述各向异性Sm-Co系烧结永久磁铁、各向异性Nd-Fe-B系烧结永久磁铁等的各向异性永久磁铁，在成型时需要进行磁场定向，使粒子的方向性一致地进行成型，因此，成型设备必需是为了进行磁场定向的电磁铁、轭铁等，与相同大小的各向同性永久磁铁的成型设备相比较，有体积增大的倾向。另外，即便使永久磁铁本身小型化，也存在设备难以小型化的问题。

因此，在本实施形态中，如图3所示，在永久磁铁成型时，成型为相对较大的磁铁块，烧结后，采用了对该块状进行纵横切割加工而制作成长方体的永久磁铁片的工艺方法。

以这样的制作方法，尽管增加了切割加工的工序，但能够降低包括成型设备的费用、成型时的工时在内的磁铁的成本。尤其象本实施形态的尺寸5mm方以下程度的小型永久磁铁中，尤其可得到明显地降低成本的效果。

另外，以这样的切割加工制作时，磁铁的外形最好是长方体的形状。这是因为，将磁铁的外形制作成硬币形(圆柱形)、多角形的话，不仅切割工序变得复杂，而且，从块体切割加工时，增大了不能够使用的浪费部分的体积。采用本实施形态的将永久磁铁成型为长方体的方法，不仅能降低永久磁铁的成本，还可得到提高磁性吸引力的效果。但是，不用说本发明并不是排除长方体以外的其他的磁铁的形状。

图4表示的是将本实施形态的永久磁铁插入有底圆筒形状的底座部7的状态的立体图。如图4所示，在永久磁铁6外周的四边部，与底座部7的内周部之间必然地成为了产生一定的空间的状态。这样，通过在永久磁铁6的外周设置空间，与所述说明完全相同，可降低泄露的磁通，即使是小的磁铁也能够得到稳定的吸引力。

在图4中，永久磁铁的外形是长方体，当磁铁的外形是三角形状时，虽然会稍许提高永久磁铁的制造成本，但由于能够获得相对稍大的永久磁铁6的外周与底座部7的内周部之间的空间，故可进一步地降低泄漏的磁通，能够得到更稳定的吸引力。

另外，10表示转子框架，被压入固定于轴4的上部。11是转子用永久磁铁，被设置于转子框架10的外周壁的内周面。12是为了支撑例如磁盘、光盘等的支撑构件，轴4的前端部被插入在轮毂孔内。

又，在轴承轮毂部3的外周边缘嵌入了由多张薄的铁板叠层的铁心13，在该铁心13的外周部卷绕有导线14。

采用所述结构，一旦导线14通电的话，配置于铁心13的外周部的由导线14构成的电磁铁与永久磁铁相互吸引、排斥而向转子框架10施加于回转力，使轴4进行回转。一旦轴4进行高速回转，有时就从轴向力板5浮起，有可能使轴4在轴向力方向上发生振动。因此，由于被设置于轴向力板5的下部的永久磁铁6将轴4向下方向吸附，能够抑制轴4的振动。如图1所示，由于制作了磁路，永久磁铁6吸附轴4的力变强。

图5所示的是实施形态1的变形例。所述实施形态1是将电机与固定于机器的基座1上的轴承轮毂部3一体成型的结构，如图5所示，也可将底座部7与轴承轮毂部3一体成型为单一的部件，压入固定于基座1的插入孔。另外，未作图示，也可用单一的烧结体使轴承2与轴承轮毂部3成型为一体的产品。

[实施形态2]

图6是本实施形态2的无刷电机的剖视面结构图。

在图6中，电机的结构与图1所示的实施形态1的电机结构几乎相同，在轴4的前端与永久磁铁6对置的部分，不同的只是压入固定有铁制的环状的防滑出块9。

这样，由于在轴4的前端附近贴有磁性体，可得到加大轴与永久磁铁的对置面积的相同的作用，能够提高吸引力。

由于该磁性体兼有防止转子滑出的功能，不需要另外设置防滑块，能够降低电机的成本。

另外，该防滑出块9也可不是铁制的，而是用永久磁铁制作，与永久磁铁相吸合。

产业上应用的可能性

本发明的无刷电机，最适合于降低电机的轴向的振动，适用于要求低振动的用途例如、磁盘装置、光盘装置等的主轴电机上。

Claims

1.一种无刷电机，在轴承轮毂部设置有轴承，轴受上保持有轴，轴的端部与轴向力承受构件相抵接，轴在轴承上可转动自由地受到轴支撑，其特征在于，

设置有：夹持所述轴向力承受构件、将轴的端部向轴向力方向进行吸引的永久磁铁；具有支撑所述永久磁铁的底座部，

用磁性材料构成所述轴承轮毂部、轴承、轴、底座部，磁通构成通过永久磁铁—底座部—轴承轮毂部—轴承—轴的闭合磁路。

2.权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，在永久磁铁的外周部与底座部之间设置有空间部。

3.权利要求1或2中任一项所述的无刷电机，其特征在于，永久磁铁是从各向异性永久磁铁块中切取制成的。

4.权利要求1或2中任一项所述的无刷电机，其特征在于，永久磁铁的形状是三角形或者长方体。

5.权利要求1或2中任一项所述的无刷电机，其特征在于，在与轴前端的永久磁铁相对置的部分附近，固定有用磁性材料构成的防滑出部件。