JP2000041349A - 薄型モータ - Google Patents
薄型モータInfo
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Abstract
の軸心方向ギャップをなくし、且つロータマグネットに
おける軸心方向の磁気ループの形成を妨げて、より薄型
で然も効率の高い薄型モータ提供する。 【解決手段】 円形凹部10a内の外周側にステータ1
2を固定する。単列ラジアル玉軸受18を介してロータ
ハブ20を回転自在に支持する。ロータヨーク26の円
筒状部26aをロータハブ20の外周垂下壁20aの外
面に固定する。ロータヨーク26の外方張出部26bの
下面内周部に円環状凹部26cを形成する。ロータマグ
ネット28の上面を外方張出部26bの下面のうち円環
状凹部26cの外周側部分に当接させて円筒状部26a
にロータマグネット28を外嵌固定する。ロータマグネ
ット28は、ステータ12よりもやや上方に磁気センタ
を有し、ステータコア12aと径方向内方に相対する。
Description
換可能記録媒体を回転駆動するのに好適な薄型モータに
関する。
の発明ものの1人は、先に、高容量FD等の交換可能記
録媒体を回転駆動するためのモータとして、図5(半断
面図)に示すような薄形モータ(以下、「先のモータ」
と言う)を開発して実用化した(但し、本出願時点にお
いて未公表である。)。
ータb(電機子)の外周側に配したアウターロータタイ
プであるため鉄系金属製(強磁性材料)のロータフレー
ムcがステータbを覆う構造となる。そのため、ロータ
フレームcに回転剛性に耐え得るための肉厚を確保する
と共に、ロータフレームcとステータコイルd間に所定
の絶縁ギャップを確保する必要があり、ステータbの軸
心方向寸法(高さ寸法)つまり電磁手段である電機子の
スペースが制約されるので、結果として効率の点で改善
の余地が残る。
タフレームcの外周部に固定されるロータマグネットa
自身の軸心方向寸法(高さ)が小さいので、先のモータ
の場合、ロータマグネットaからの磁束が軸心方向、特
にロータフレームcに逃げてしまわないよう(軸心方向
に磁気ループを形成してしまわないよう)、ロータフレ
ームcの一部にロータマグネットaの端面が当接する突
起c1を半抜き穴加工で設け、ロータフレームc下面と
ロータマグネットa上面との間にギャップを設けてこの
間の磁気抵抗を大きくし、磁気漏れを少なくしてロータ
マグネットaの磁束が効率良く回転駆動に供されるよう
にしている。
トaをロータフレームcより突起c1の高さ分だけ離す
こととなる。その上でモータの高さを低くしなければな
らないので、ロータマグネットaの軸心方向寸法をより
小さくせざるを得ず、必ずしも十分な駆動効率を達成し
難い。
問題点に鑑み行われたものであって、その目的とすると
ころは、ロータとステータコイルとの絶縁確保のための
軸心方向ギャップをなくし、且つロータマグネットにお
ける軸心方向の磁気ループの形成を妨げて、より薄型で
然も効率の高い薄型モータ提供することにある。
る本発明の薄型モータは、固定部に設けられてステータ
コイルを備えたステータの内周側に、そのステータに径
方向空隙を介して相対するロータマグネットとロータヨ
ークとを備えてなるロータを有する電動機であって、ロ
ータヨークは、筒状部と、その筒状部の軸心方向先端側
に位置する環状の外方張出部を有してなり、ロータヨー
クの筒状部に環状のロータマグネットが外嵌固定され、
前記外方張出部の外周部は、ステータコイルの軸心方向
先端側部分よりも内方に位置し、前記外方張出部は、ロ
ータマグネットの先端部の軸心方向先端側を覆い、ロー
タマグネットの先端部と軸心方向に当接する当接部分
と、ロータマグネットの先端部と軸心方向間隙を隔てて
相対する間隙部分を有し、当接部分及び間隙部分はそれ
ぞれ周方向において均等状に分布することを特徴とする
(請求項1)。
ークの外方張出部が、当接部分においてロータマグネッ
トの先端部と軸心方向に当接するので、ロータヨークに
対するロータマグネットの軸心方向の位置決めを容易且
つ確実に行い得る。また、ロータヨークの外方張出部
が、間隙部分において、ロータマグネットの先端部と軸
心方向間隙を隔てて相対するので、ロータマグネットに
おける軸心方向に関する磁気ループの形成を妨げて、ス
テータによる磁束をロータの回転駆動力に効率良く利用
することができる。すなわち、磁気特性が向上して駆動
効率が高まる。また、ロータマグネットと外方張出部と
の間に隙間を設ける(この場合当接部が存在しない)必
要がないので、ロータマグネットの軸心方向寸法を大き
くしてこの点においても磁気特性を向上させることがで
きる。当接部分及び間隙部分はそれぞれ周方向において
均等状に分布するので、磁気特性も周方向に均等状とな
り、ロータの回転むら等の不都合発生が防がれる。
タコイルが巻回されてなるものを用いることができる。
ロータにおけるロータマグネットは、ステータの内周側
においてステータに径方向空隙を介して相対し、ステー
タとの間に、径方向空隙を経て磁気回路を形成し得るも
のとすることができる。ロータは、玉軸受などの転がり
軸受や動圧流体軸受などの滑り軸受等の各種軸受の1種
又は2種以上の組み合わせからなる軸受装置を介してス
テータを有する固定部に対し回転自在となるよう支持さ
れるものとすることができる。
クとして通常使用し得る材料、例えば鉄系金属材料等の
強磁性材料又はこれに準ずる材料を用いることができ
る。
ら環状のロータマグネットを外嵌し得るものを用いるこ
とができる。ロータヨークの筒状部は、例えば円筒状と
することができ、外方張出部は、例えば円環平板状とす
ることができる。
ネットの先端部を覆い、ロータマグネットの磁束がその
外方張出部よりも軸心方向先端側へ漏れることを防ぐ。
これによって、ロータの先端側に所謂大容量FD(フロ
ッピーディスク)やその他のFD等の磁気ディスクを始
めとする種々の記録媒体が配装された場合に、それらの
記録媒体に磁気的な悪影響を及ぼすことが防がれる。
ータコイルの内周部よりも内方に位置するので、ロータ
ヨークの外方張出部とステータコイルとの間に絶縁確保
のための軸心方向のギャップを必要としない。そのた
め、モータをより薄型化することができ、また、ステー
タの軸線方向サイズを可及的に大きくしてより効率の高
いモータを得ることができる。
ネットの先端部と軸心方向に当接する当接部分と、ロー
タマグネットの先端部と軸心方向間隙を隔てて相対する
間隙部分を有し、当接部分及び間隙部分はそれぞれ周方
向において均等状に分布する。その例としては、当接部
分及び間隙部分がそれぞれ回転軸線を中心とする円環状
である場合(当接部分の内周側に間隙部分が位置する場
合、その逆の場合、及び、間隙部分の内周側及び外周側
にそれぞれ当接部分を有する場合等の何れも可)、間隙
部分が回転軸線を中心とする円環状であり、一定中心角
毎に当接部分を有し、その当接部分の当接面積が、間隙
部分におけるロータマグネットとロータヨークの外方張
出部との間隙による軸線方向の磁気ループ形成を妨げる
効果が実質上損なわれない程度に小さい場合等を挙げる
ことができる。
し垂直な平面である場合、ロータヨークの外方張出部の
基端側面に凹部(例えば軸心線を中心とする円環状凹
部)を設けることにより、その凹部とロータマグネット
の先端面の間に間隙部分を形成することができる。この
場合の外方張出部の厚さを(t)とすると、凹部の深さ
(a)は[0<a<t]である。このように外方張出部
に凹部(例えば軸心線を中心とする円環状凹部)を備え
た金属製のロータヨークは、例えばプレス成形により形
成することができる。
に対し垂直な円環状をなし、当接部分の内周側に間隙部
分が位置する場合、間隙部分の径方向幅(b)は、例え
ば、当接部分の径方向幅以上でロータマグネットの径方
向幅(c)未満、すなわち[(c/2)<b<c]とす
ることができる。
DCモータとして好適である。
垂直な方向において、間隙部分の面積が当接部分の面積
以上であるものとすることができる(請求項2)。
(好ましくは軸心線を中心とする円環状部分)の面積
が、軸心方向に垂直な方向における当接部分(好ましく
は軸心線を中心とする円環状部分)の面積以上であり、
その間隙部分において、ロータヨークの外方張出部がロ
ータマグネットの先端部と軸心方向間隙を隔てて相対す
るので、ロータマグネットにおける軸心方向に関する磁
気ループの形成を十分に妨げて、ステータによる磁束を
ロータの回転駆動力に効率高く利用することができる。
すなわち、磁気特性がより向上して駆動効率が一層高ま
る。 (2) また上記(1) 記載の薄型モータは、ロータが一つ
の単列ラジアル玉軸受を介して固定部に対し回転自在に
支持され、ロータマグネットの磁気センタがステータの
磁気センタより軸心方向先端寄りに位置し、ステータと
ロータマグネットとの間の磁気吸引力の軸心方向成分に
より、前記単列ラジアル玉軸受に予圧が付与されるもの
とすることができる(請求項3)。
単列ラジアル玉軸受であるため、軸受の軸心方向寸法が
小さく、モータの薄型化、特に超薄型化に効果的であ
る。
テータの磁気センタより軸心方向先端寄りに位置させる
ことにより、ステータとロータマグネットとの間の磁気
吸引力の軸心方向成分によって前記単列ラジアル玉軸受
に予圧を付与しているため、単列ラジアル玉軸受の径方
向及び軸心方向のがたが効果的に減少して剛性が増大
し、回転精度が向上する。勿論、この単列ラジアル玉軸
受の内輪及び外輪の軌道の形状は、このような軸心方向
の予圧により径方向及び軸心方向のがたが減少して剛性
が増大する形状(例えば径方向にほぼ向かい合った断面
円弧状)であることを要する。 (3) また、上記(1) 記載の薄型モータは、軸心線のま
わりに対称状をなす凸曲面状突起部と、軸心線のまわり
に対称状をなし前記凸曲面状突起部よりも曲率が小さい
凹曲面部又は平面部であって前記凸曲面状突起部を相対
回転自在に支持し得るもののうち、一方がロータに設け
られ、他方が固定部に設けられて前記一方を上向きに支
持することにより、ロータを固定部に対し回転し得るよ
うに軸心方向において支持し、ロータヨークの筒状部の
内周側にスリーブ内周面部を有し、固定部に円筒外周面
状の支持外周面部を有し、その支持外周面部又はスリー
ブ内周面部に動圧発生用溝を有し、前記支持外周面部
と、それにスリーブ嵌合した前記スリーブ内周面部が、
空気を潤滑剤としてロータを固定部に対し径方向に支持
するラジアル動圧空気軸受を構成するものとすることが
できる(請求項4)。
同じく軸心線を中心とする凹曲面部又は平面部によりロ
ータが固定部に対し回転し得るように軸心方向において
支持され、支持外周面部とスリーブ内周面部によるラジ
アル動圧空気軸受の採用によって、径方向においてロー
タのスリーブ内周面部と固定部の支持外周面部の間に最
小隙間を確保することができるので、ロータについて高
い回転精度を実現することができ、ロータに、高容量F
D等の磁気ディスクを始めとする各種記録媒体を載置す
る基準面となるハブデータム面を設けた場合にも、その
ハブデータム面の回転に関し高精度を実現し得る。ま
た、回転中に玉軸受におけるような振動や騒音が発生し
ないため、NRRO(非同期成分の振れ)が良くなって
振動を低減することができる。
面部又はスリーブ内周面部における動圧発生用溝として
は、例えばヘリングボーン溝等を適宜採用し得る。
ータが離脱することを防ぐための抜け止め装置を備える
ものとすることができる。抜け止め装置としては、例え
ば、ロータにおける外方張出部が固定部に設けた内方張
出部よりも軸心方向基端側に位置し、軸心方向において
両者の少なくとも一部が回転角度によらず常時重なり合
うものを挙げることができる。
テータの磁気センタより軸心方向先端寄りに位置させる
ことにより、ステータとロータマグネットとの間の磁気
吸引力の軸心方向成分によってロータが固定部に対し軸
心方向に押圧するものとすることができる。
図4を参照しつつ説明する。
の、大容量FD駆動用の薄型モータ(ブラシレスDCモ
ータ)の半断面図、図2は、その薄型モータのロータヨ
ーク及びロータマグネットについての拡大断面図であ
る。勿論、この薄型モータをその他のFD及びFD以外
の種々の記録媒体の駆動に用いることもできる。
形凹部10aを有し、その円形凹部10aの周壁にステ
ータコア12aの外周部が内嵌固定されることにより、
円形凹部10a内の外周側に環状のステータ12が固定
されている。ステータ12は、4枚のステータコアラミ
ネーション12a1が積層されてなるステータコア12
aにステータコイル12bが巻回されてなる。ステータ
コア12aの外周部下面は、環状板状のスペーサ14を
介して円形凹部10aの外周部底面上に支持され、各ス
テータコイル12bの下部は、それに対応する位置毎に
ベースプレート10に設けられたステータコイル収容開
口部10b内に収容されている。これによって、モータ
の軸心方向寸法(高さ)が抑えられている。
中央開口部10cに、厚板円盤状をなす中央支持部材1
6が、その下部において中央開口部10cに嵌合した状
態で固定されている。この固定は、圧入又はかしめによ
り行われる。
アル玉軸受18の内輪内周面が外嵌された状態で接着剤
により固定されている。また単列ラジアル玉軸受18の
外輪外周面は、ロータハブ20の外周垂下壁20aの内
面に内嵌されて接着剤により固定されている。
側を覆う状態で中央支持部材16と同軸状に位置する。
ロータハブ20上側の外周縁よりもやや内方に設けられ
た環状凹部20b内に、交換媒体である大容量FD22
をロータハブ20に対し磁気的に吸引固定するための環
状板状のチャッキングマグネット24が固定されてお
り、その内周側に、大容量FD22を載置する基準面と
なる環状のハブデータム面20cが形成されている。
プレス加工されてなるものであり、円筒状部26aとそ
の先端の外方張出部26bからなる断面L字形状をな
し、外方張出部26bの下面内周部に、やや上方に窪ん
だ円環状凹部26c(薄肉部)が形成されている。
ータハブ20の外周垂下壁20aの外面に外嵌固定され
ている。ロータヨーク26の円筒状部26aに環状のロ
ータマグネット28が外嵌され、ロータマグネット28
の上面がロータヨーク26の外方張出部26bの下面の
うち円環状凹部26cの外周側部分に当接した状態でロ
ータヨーク26に対しロータマグネット28が固定され
ている。そのためロータヨーク26に対するロータマグ
ネット28の軸心方向の位置決めが容易且つ確実に行わ
れる。
凹部26cに相対する円環状部分28a(間隙部分)
は、その外周側において外方張出部26bの下面に当接
する円環状部分28b(当接部分)に比し、径方向幅に
おいて2倍以上であり、面積も大きい。そのため、ロー
タマグネット28における軸心方向に関する磁気ループ
の形成を十分に妨げて、ステータ12による磁束をロー
タ29の回転駆動力に効率高く利用することができる。
また、ロータマグネット28と外方張出部26bとの間
に隙間を設ける(この場合当接部が存在しない)必要が
ないので、ロータマグネット28の軸心方向寸法を大き
くしてこの点においても磁気特性を向上させることがで
きる。
ロータマグネット28の上部を覆い、ロータマグネット
28の磁束がその外方張出部26bよりも上方側へ漏れ
ることを防ぐので、大容量FD等の記録媒体が配装され
た場合に、それらに磁気的な悪影響を及ぼすことが防が
れる。
周部は、ステータコイル12bの内周部よりも内方にお
けるステータコア12aの内周部の上方に位置する。ロ
ータヨーク26の外方張出部26bとステータコイル1
2bとの間に絶縁確保のための軸心方向のギャップを必
要としないので、モータを一定の高さに保ちつつステー
タコアラミネーション12a1の枚数を先のモータにお
ける3枚から4枚としてステータ12の軸線方向サイズ
を増大させることにより、より効率の高いモータが得ら
れている。
がステータ12の磁気センタより軸心方向上寄りに位置
した状態で、ステータコア12aと径方向内方に相対し
ている。これによってステータ12とロータマグネット
28との間に作用する磁気吸引力の軸心方向成分によ
り、ロータ29に軸心方向下向きの力が作用し、単列ラ
ジアル玉軸受18に予圧が付与されている。これによ
り、単列ラジアル玉軸受18の径方向及び軸心方向のが
たが効果的に減少して剛性が増大し、回転精度が向上し
ている。
プの場合、ステータコア12aの外径を最大限(大容量
FD駆動装置等におけるモータ部分の外径は仕様により
決められている)に確保することができるため、ハブデ
ータム面20cに影響を与えない範囲でロータマグネッ
ト28の内外径とステータ12の内径を自由自在に調整
することができ、磁気特性の設計の自由度が高い。
0cに対して単列ラジアル玉軸受18が径方向外方に位
置しているため、先のモータの場合に比し、ハブデータ
ム面20cに載置される大容量FD等の記録媒体をより
安定的に支持し得、振れ回りやNRRO特性が良好とな
る。
ての、大容量FD駆動用の薄型モータ(ブラシレスDC
モータ)の半断面図、図4は、その薄型モータにおける
抜け止め部材の縮小斜視図である。
れている。ステータ12は図1及び図2の例と同様にベ
ースプレート10の円形凹部10a内に配装されてい
る。
中央開口部10cに、厚板円盤状をなす中央支持部材3
0が、その下部において中央開口部10cに嵌合した状
態で圧入やかしめ等により固定されている。
は、動圧発生用のヘリングボーン溝が設けられた支持外
周面部30aに形成されている。中央支持部材30の上
面は軸心方向に垂直な平面である。
側を覆う状態で中央支持部材30と同軸状に位置し、ロ
ータハブ32の下面中央部に下向きに設けられた凸曲面
状突起部32a(軸心線のまわりに対称状をなす)の下
端部において、中央支持部材30の上面中央部上で回転
可能なように軸心方向上向きに支持される。
ても作用する円筒形状のスリーブ部材34がその上部内
周において外嵌固定され、そのスリーブ部材34の下部
内周部、すなわちスリーブ内周面部34aが中央支持部
材30の支持外周面部30aにスリーブ嵌合している。
これにより、ロータハブ32を中央支持部材30に対し
回転自在に径方向に支持するラジアル動圧空気軸受が構
成されている。
方に設けられた環状凹部32b内に、交換媒体である大
容量FD22をロータハブ32に対し磁気的に吸引固定
するための環状板状のチャッキングマグネット36が固
定されており、その内周側に、大容量FD22を載置す
る基準面となる環状のハブデータム面32cが形成され
ている。
プレス加工されてなるものであり、円筒状部38aとそ
の先端の外方張出部38bからなる断面略L字形状をな
し、外方張出部38bの下面内周部に、やや上方に窪ん
だ円環状凹部38c(薄肉部)が形成され、外方張出部
38bの外周部はやや下方に位置するように形成されて
いる。
リーブ部材34の外面に外嵌固定されている。図1及び
図2の例と同様に、ロータヨーク38の円筒状部38a
に環状のロータマグネット40が外嵌され、ロータマグ
ネット40の上面がロータヨーク38の外方張出部38
bの下面のうち円環状凹部38cの外周側部分に当接し
た状態でロータヨーク38に対しロータマグネット40
が固定されている。
がステータ12の磁気センタより軸心方向上寄りに位置
した状態で、ステータコア12aと径方向内方に相対し
ている。そのため、ステータ12とロータマグネット4
0との間の磁気吸引力の軸心方向成分によってロータハ
ブ32が中央支持部材30に対し軸心方向に押圧するも
のとなる。
おけるステータコア12a上に、合成樹脂製の環状の抜
け止め部材42が固定されている。この抜け止め部材4
2の固定は、抜け止め部材42の外周肉厚部42aが円
形凹部10aの周壁に内嵌されることにより行われてい
る。抜け止め部材42の内周部42cと外周肉厚部42
aの間には、各ステータコイル12bの上部が挿通する
ステータコイル挿通口42bが一定中心角毎に設けられ
ている。抜け止め部材42の内周部42cは、立ち上げ
られてステータコア12aの上面内周部との間に内方開
口の環状溝部44を形成しており、この環状溝部44
と、環状溝部44内に位置するロータヨーク38の外方
張出部38bの外周部により、抜け止め装置が構成され
ている。
状突起部32aの下端部において中央支持部材30の上
面中央部上で回転可能なように軸心方向上向きに支持さ
れ、ラジアル動圧空気軸受の採用により径方向において
ロータ46におけるスリーブ部材34のスリーブ内周面
部34aと中央支持部材30の支持外周面部30aとの
間に最小隙間が確保されるので、ハブデータム面32c
に高精度の回転が実現される。また、回転中に玉軸受に
おけるような振動や騒音が発生しないため、NRROが
良くなって振動が低減される。
ヨークの外方張出部の外周部はステータコイルの内周部
よりも内方に位置するので、ロータヨークの外方張出部
とステータコイルとの間に絶縁確保のための軸心方向の
ギャップを必要としない。そのため、モータをより薄型
化することが可能であり、また、ステータの軸線方向サ
イズを可及的に大きくしてより効率の高いモータを得る
ことができる。また、ロータマグネットにおける軸心方
向に関する磁気ループの形成が妨げられるので、磁気特
性が向上し、薄型であっても駆動効率が高い。更に、ロ
ータヨークの外方張出部が、当接部分においてロータマ
グネットの先端部と軸心方向に当接するので、ロータヨ
ークに対するロータマグネットの軸心方向の位置決めを
容易且つ確実に行い得る。
る。
拡大断面図である。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】固定部に設けられてステータコイルを備え
たステータの内周側に、そのステータに径方向空隙を介
して相対するロータマグネットとロータヨークとを備え
てなるロータを有する電動機であって、ロータヨーク
は、筒状部と、その筒状部の軸心方向先端側に位置する
環状の外方張出部を有してなり、ロータヨークの筒状部
に環状のロータマグネットが外嵌固定され、前記外方張
出部の外周部は、ステータコイルの軸心方向先端側部分
よりも内方に位置し、前記外方張出部は、ロータマグネ
ットの先端部の軸心方向先端側を覆い、ロータマグネッ
トの先端部と軸心方向に当接する当接部分と、ロータマ
グネットの先端部と軸心方向間隙を隔てて相対する間隙
部分を有し、当接部分及び間隙部分はそれぞれ周方向に
おいて均等状に分布することを特徴とする薄型モータ。 - 【請求項2】軸心方向に垂直な方向において、間隙部分
の面積が当接部分の面積以上である請求項1記載の薄型
モータ。 - 【請求項3】ロータが一つの単列ラジアル玉軸受を介し
て固定部に対し回転自在に支持され、ロータマグネット
の磁気センタがステータの磁気センタより軸心方向先端
寄りに位置し、ステータとロータマグネットとの間の磁
気吸引力の軸心方向成分により、前記単列ラジアル玉軸
受に予圧が付与される請求項1又は2記載の薄型モー
タ。 - 【請求項4】軸心線のまわりに対称状をなす凸曲面状突
起部と、軸心線のまわりに対称状をなし前記凸曲面状突
起部よりも曲率が小さい凹曲面部又は平面部であって前
記凸曲面状突起部を相対回転自在に支持し得るもののう
ち、一方がロータに設けられ、他方が固定部に設けられ
て前記一方を上向きに支持することにより、ロータを固
定部に対し回転し得るように軸心方向において支持し、
ロータヨークの筒状部の内周側にスリーブ内周面部を有
し、固定部に円筒外周面状の支持外周面部を有し、その
支持外周面部又はスリーブ内周面部に動圧発生用溝を有
し、前記支持外周面部と、それにスリーブ嵌合した前記
スリーブ内周面部が、空気を潤滑剤としてロータを固定
部に対し径方向に支持するラジアル動圧空気軸受を構成
する請求項1又は2記載の薄型モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21980498A JP4105298B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 薄型モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21980498A JP4105298B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 薄型モータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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