JP2000188855A - コアレスモータ - Google Patents
コアレスモータInfo
- Publication number
- JP2000188855A JP2000188855A JP10363235A JP36323598A JP2000188855A JP 2000188855 A JP2000188855 A JP 2000188855A JP 10363235 A JP10363235 A JP 10363235A JP 36323598 A JP36323598 A JP 36323598A JP 2000188855 A JP2000188855 A JP 2000188855A
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- Japan
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- coil
- magnet
- stator
- motor
- rotor
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- Pending
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 動圧軸受を使用したスピンドルモータの組立
の容易さと、回転のスタート・ストップでの摩擦力の軽
減を目的とした構造を提供する。 【解決手段】 本発明の動圧軸受けを用いたコアレス・
スピンドルモータは、ラジアル着磁されたリング磁石と
コアレスのコイルからなり、モータの回転力はコイル電
流と磁石の磁束から生じる電磁力（フレミングの左手法
則）から生じ、従来の磁石とコア（磁性体ヨーク）との
吸引力が全く生じない構成から成っていることがを特徴
としている。
の容易さと、回転のスタート・ストップでの摩擦力の軽
減を目的とした構造を提供する。 【解決手段】 本発明の動圧軸受けを用いたコアレス・
スピンドルモータは、ラジアル着磁されたリング磁石と
コアレスのコイルからなり、モータの回転力はコイル電
流と磁石の磁束から生じる電磁力（フレミングの左手法
則）から生じ、従来の磁石とコア（磁性体ヨーク）との
吸引力が全く生じない構成から成っていることがを特徴
としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、記憶装置やレーザース
キャナ装置等に必要不可欠な高速回転機構、特に流体軸
受けからなる高速回転モータに関するものである。
キャナ装置等に必要不可欠な高速回転機構、特に流体軸
受けからなる高速回転モータに関するものである。
【０００２】
【発明の概要】本発明は静止状態においてもロータとス
テータの間でラジアル方向、或いはアキシャル方向への
吸引または反発する磁気的な力が原理的に働く要素がな
く、動作時に回転トルクの力のみが作用するスピンドル
モータの構造に関するものである。
テータの間でラジアル方向、或いはアキシャル方向への
吸引または反発する磁気的な力が原理的に働く要素がな
く、動作時に回転トルクの力のみが作用するスピンドル
モータの構造に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来のスピンドルモータは、多極着磁さ
れたラジアル磁石をロータとし、その着磁極数より少な
い数のステータヨークと、それに巻かれたコイルに通電
することによって回転駆動される。この構成に於いては
コイルに通電しない状態においても、磁石と磁性体のヨ
ークとの狭いギャップ間に働く磁気吸引力はバランスす
ることなく、一方向、任意位置に互いに吸着されてしま
うことは回避できない。吸引接触した場合、この吸引力
に抗して回転させるには大きな起動トルクが必要になる
と同時に、流体軸受けを使用している場合は、軸及び軸
受けが上述した磁気的な吸引力で強く摩擦されながら回
転始動或いは停止するので、微細な発塵を発生させる可
能性が高く、大きな欠点であった。更に高速回転時に
は、ステータである各磁性体ヨークに磁石の磁束がＮ、
Ｓ交互に印可されるためヨーク中に渦電流が生じ、それ
が回転ブレーキとして作用すると共に発熱する欠点も有
している。
れたラジアル磁石をロータとし、その着磁極数より少な
い数のステータヨークと、それに巻かれたコイルに通電
することによって回転駆動される。この構成に於いては
コイルに通電しない状態においても、磁石と磁性体のヨ
ークとの狭いギャップ間に働く磁気吸引力はバランスす
ることなく、一方向、任意位置に互いに吸着されてしま
うことは回避できない。吸引接触した場合、この吸引力
に抗して回転させるには大きな起動トルクが必要になる
と同時に、流体軸受けを使用している場合は、軸及び軸
受けが上述した磁気的な吸引力で強く摩擦されながら回
転始動或いは停止するので、微細な発塵を発生させる可
能性が高く、大きな欠点であった。更に高速回転時に
は、ステータである各磁性体ヨークに磁石の磁束がＮ、
Ｓ交互に印可されるためヨーク中に渦電流が生じ、それ
が回転ブレーキとして作用すると共に発熱する欠点も有
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のスピンドルモー
タに於いては、流体軸受（オイル動圧軸受や空気動圧軸
受）を用いた場合、上述した磁石と磁性ヨークとの間に
作用する磁気的な吸引力で流体軸受の構成部品である軸
と軸受間で強く摩擦されながら回転始動或いは停止する
ので、微細な発塵を発生させる可能性があるので、特に
磁気記憶装置やレーザーポリゴンミラー駆動装置におけ
る発塵の問題は寿命短縮、記録媒体やミラーの破損等、
重大な問題点がある。これを解決するため、ロータとス
テータの間に磁気的な吸引力を全く無くすることが課題
である。
タに於いては、流体軸受（オイル動圧軸受や空気動圧軸
受）を用いた場合、上述した磁石と磁性ヨークとの間に
作用する磁気的な吸引力で流体軸受の構成部品である軸
と軸受間で強く摩擦されながら回転始動或いは停止する
ので、微細な発塵を発生させる可能性があるので、特に
磁気記憶装置やレーザーポリゴンミラー駆動装置におけ
る発塵の問題は寿命短縮、記録媒体やミラーの破損等、
重大な問題点がある。これを解決するため、ロータとス
テータの間に磁気的な吸引力を全く無くすることが課題
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、多極ラジアル着磁されたリング磁石をロータとし、
ヨークなしのコイルだけをステータとすることによっ
て、モータのアクシャル軸並びにラジアル軸方向に磁気
的な力が働かず、回転トルクのみが生じるモータ構成に
よって課題を解決する。ここでヨークを用いないことに
よる欠点は磁石とコイル間に働く電磁力の大きさが、ヨ
ークの磁気的な増幅力がないために減少することにあ
る。特に小型のモータにおいてはラジアル磁石の特性は
磁石径が25mm以下になると著しく減少することが一般的
であったので強磁性体ヨークを用いることが必然的であ
り、ヨークなしの構成は考慮外にあった。しかし、それ
は当該発明者によるラジアル磁石製法によって作製した
小型のラジアル配向磁石或いは、その製法を用いた他の
異方性磁石材料をもちいた磁石を用いることで解決でき
る（特開平６−２６７７７４）。課題解決の詳細手段を
以下に説明する。
に、多極ラジアル着磁されたリング磁石をロータとし、
ヨークなしのコイルだけをステータとすることによっ
て、モータのアクシャル軸並びにラジアル軸方向に磁気
的な力が働かず、回転トルクのみが生じるモータ構成に
よって課題を解決する。ここでヨークを用いないことに
よる欠点は磁石とコイル間に働く電磁力の大きさが、ヨ
ークの磁気的な増幅力がないために減少することにあ
る。特に小型のモータにおいてはラジアル磁石の特性は
磁石径が25mm以下になると著しく減少することが一般的
であったので強磁性体ヨークを用いることが必然的であ
り、ヨークなしの構成は考慮外にあった。しかし、それ
は当該発明者によるラジアル磁石製法によって作製した
小型のラジアル配向磁石或いは、その製法を用いた他の
異方性磁石材料をもちいた磁石を用いることで解決でき
る（特開平６−２６７７７４）。課題解決の詳細手段を
以下に説明する。
【０００６】これによって、磁石とヨークの間での吸引
力がないため組み立てが非常に容易になること、流体軸
受けの弱点である回転のスタート、ストップ時の軸、軸
受け間の接触力が軽減される構造になること、更にヨー
クの渦電流発生がゼロのため発熱がなくなる作用があ
る。
力がないため組み立てが非常に容易になること、流体軸
受けの弱点である回転のスタート、ストップ時の軸、軸
受け間の接触力が軽減される構造になること、更にヨー
クの渦電流発生がゼロのため発熱がなくなる作用があ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例の構成を
図に基づいて説明する。図１は流体軸受けの一つである
ＡＤＢ（Air Dynamic Bearing）モータの概念図の断面
を示している。構成はＡＤＢ軸と軸受け、ラジアルリン
グ磁石、ステータコイル及びギャップ調整用の磁石とＡ
ＤＢ軸を浮上させる時にのみ通電する浮上用コイルから
成っている。ラジアルリング磁石は、例えば８極、１２
極、２４極等に分割して交互着磁（多極着磁）して用
い、ステータコイルは例えば図１に示したように、コイ
ルパターンをリードフレームに配したものを円筒状に構
成したものになっており、そのコイルパターンは、一例
として図２に示したように磁石の各極の幅中に２層が入
るように配置されている。コイルに流れる電流の方向は
磁石から対向している磁性材料ヨーク又はペアの磁石の
間に流れる磁束に対し直角方向でかつ、軸方向に平行で
ある。このコイルは電流と磁束との間にフレミングの左
手の法則に従って円筒状コイルの接線方向に力が働く
が、コイルは固定されているので、ロータになっている
磁石が回転する。磁石とコイル間に働く力は、この電流
の流れる方向を同期させ、制御することによって各磁極
に同方向に回転力を与えることが出来る。又この様な磁
石とコイルの位置関係の構成にすると、回転時は上記方
向の力以外は働かないし、勿論、組立時や電流の流れて
いない静止時は如何なる力も働かないことは明らかであ
る。一方この構成に対する従来のヨーク付のモータでは
図5で示したように磁石と強磁性体からなるステータヨ
ークが、必然的に近接しているので、組立時から回転
時、停止時に至るまで常に磁気的な吸引力が生じること
が、不可避である。しかし、磁性体ヨークを用いないこ
とによる回転トルクの減少に関する対策としては、先に
も述べたが、小型のラジアル磁石の特性を高くした、例
えば、内径20mmの磁石特性BHmaxが25MGOeのラジアル配
向磁石に、８極の多極着磁を行い、コイルは図２に示し
たパターン構成にし、着磁面1ポール当たりに40本のコ
イルが配置し、それに３Aの電流を流す。この電流に磁
石から４０００Ｇの磁束密度が作用する様に、磁石とヨ
ーク間のギャップを調整した場合、発生する初期回転ト
ルクは、約150gfとなり、充分な回転力であった。
図に基づいて説明する。図１は流体軸受けの一つである
ＡＤＢ（Air Dynamic Bearing）モータの概念図の断面
を示している。構成はＡＤＢ軸と軸受け、ラジアルリン
グ磁石、ステータコイル及びギャップ調整用の磁石とＡ
ＤＢ軸を浮上させる時にのみ通電する浮上用コイルから
成っている。ラジアルリング磁石は、例えば８極、１２
極、２４極等に分割して交互着磁（多極着磁）して用
い、ステータコイルは例えば図１に示したように、コイ
ルパターンをリードフレームに配したものを円筒状に構
成したものになっており、そのコイルパターンは、一例
として図２に示したように磁石の各極の幅中に２層が入
るように配置されている。コイルに流れる電流の方向は
磁石から対向している磁性材料ヨーク又はペアの磁石の
間に流れる磁束に対し直角方向でかつ、軸方向に平行で
ある。このコイルは電流と磁束との間にフレミングの左
手の法則に従って円筒状コイルの接線方向に力が働く
が、コイルは固定されているので、ロータになっている
磁石が回転する。磁石とコイル間に働く力は、この電流
の流れる方向を同期させ、制御することによって各磁極
に同方向に回転力を与えることが出来る。又この様な磁
石とコイルの位置関係の構成にすると、回転時は上記方
向の力以外は働かないし、勿論、組立時や電流の流れて
いない静止時は如何なる力も働かないことは明らかであ
る。一方この構成に対する従来のヨーク付のモータでは
図5で示したように磁石と強磁性体からなるステータヨ
ークが、必然的に近接しているので、組立時から回転
時、停止時に至るまで常に磁気的な吸引力が生じること
が、不可避である。しかし、磁性体ヨークを用いないこ
とによる回転トルクの減少に関する対策としては、先に
も述べたが、小型のラジアル磁石の特性を高くした、例
えば、内径20mmの磁石特性BHmaxが25MGOeのラジアル配
向磁石に、８極の多極着磁を行い、コイルは図２に示し
たパターン構成にし、着磁面1ポール当たりに40本のコ
イルが配置し、それに３Aの電流を流す。この電流に磁
石から４０００Ｇの磁束密度が作用する様に、磁石とヨ
ーク間のギャップを調整した場合、発生する初期回転ト
ルクは、約150gfとなり、充分な回転力であった。
【０００８】図4は図1モータのロータ最外周の高さを高
くし、例えばＨＤＤの記録媒体ディスクの枚数を増やす
ことが出来るようにすることを可能にした構成である。
くし、例えばＨＤＤの記録媒体ディスクの枚数を増やす
ことが出来るようにすることを可能にした構成である。
【０００９】
【発明の効果】ラジアル着磁したリングマグネットを用
いた動圧軸受のスピンドルモータにおいて、ステータヨ
ークを無すことによって、磁石とヨークとの間に吸引力
が働かないので、数μｍギャップを要求される動圧軸受
けの軸と軸受部のスムーズな組立が保証されると同時
に、モータ回転時のコキングや鉄損が皆無になるので、
スムーズな回転と、発熱ロスが無くなること、更に加え
てスタート、ストップ時の軸と軸受け間に、前述の吸引
力による強い摩擦が働かないので、微細な発塵が抑えら
れることが本発明の効果である。
いた動圧軸受のスピンドルモータにおいて、ステータヨ
ークを無すことによって、磁石とヨークとの間に吸引力
が働かないので、数μｍギャップを要求される動圧軸受
けの軸と軸受部のスムーズな組立が保証されると同時
に、モータ回転時のコキングや鉄損が皆無になるので、
スムーズな回転と、発熱ロスが無くなること、更に加え
てスタート、ストップ時の軸と軸受け間に、前述の吸引
力による強い摩擦が働かないので、微細な発塵が抑えら
れることが本発明の効果である。
【図１】本発明のラジアル着磁リング磁石を用いた動圧
軸受けスピンドルモータの断面図である。
軸受けスピンドルモータの断面図である。
【図２】ロータ磁石の展開図とヨーク無しステータコイ
ルの展開図である。磁石フラックスと電線電流のフレミ
ングの法則による回転力が働く。
ルの展開図である。磁石フラックスと電線電流のフレミ
ングの法則による回転力が働く。
【図３】ロータ磁石の展開図とヨーク無しステータコイ
ルの展開図である。磁石フラックスと電線コイルによる
フラックスの吸引、反発による回転力が働く。
ルの展開図である。磁石フラックスと電線コイルによる
フラックスの吸引、反発による回転力が働く。
【図４】本発明のラジアル着磁リング磁石を用いた動圧
軸受けスピンドルモータの断面図であるが、ＨＤＤの記
録媒体ディスクの枚数を増やすことを目的にしてロータ
の最外周の高さを高くした場合の一例である。
軸受けスピンドルモータの断面図であるが、ＨＤＤの記
録媒体ディスクの枚数を増やすことを目的にしてロータ
の最外周の高さを高くした場合の一例である。
【図５】従来タイプのステータ磁性体ヨークを有した同
圧軸受けスピンドルモータの断面図。
圧軸受けスピンドルモータの断面図。
1a--------ラジアル着磁外周リング磁石 1b--------ラジアル着磁内周リング磁石 2 --------ステータコイル（ヨーク無し） 2'--------ステータヨーク 3 --------ロータ（動圧軸受けの軸部） 3a--------動圧軸受けのグルーブ溝（ラジアル方向動
圧） 3b--------動圧軸受けのグルーブ溝（アキシャル方向動
圧） 3c--------軸方向ギャップ調整用磁石 4 --------動圧軸受けの軸受け部 4a--------軸方向ギャップ調整用コイル 11--------ラジアル着磁されたリング磁石の展開図 12--------ステータコイルの展開図（磁石はＮ，Ｓと交
互に着磁されている） 12'-------ステータコイルの支持フレーム 13--------ステータコイルに流れる電流の方向
圧） 3b--------動圧軸受けのグルーブ溝（アキシャル方向動
圧） 3c--------軸方向ギャップ調整用磁石 4 --------動圧軸受けの軸受け部 4a--------軸方向ギャップ調整用コイル 11--------ラジアル着磁されたリング磁石の展開図 12--------ステータコイルの展開図（磁石はＮ，Ｓと交
互に着磁されている） 12'-------ステータコイルの支持フレーム 13--------ステータコイルに流れる電流の方向
Claims (7)
- 【請求項１】 多極ラジアル着磁されたリング磁石から
なるロータと、コイルのみをステータとするコアレスモ
ータ - 【請求項２】 ラジアル着磁したリングマグネットを用
いた動圧軸受のスピンドルモータにおいて、静止状態に
おいてもロータとステータ間でラジアル方向、或いはア
キシャル方向への吸引または反発する磁気的な力が原理
的に働く要素がなく、回転トルクの力のみが作用する構
造のコアレスモータ。 - 【請求項３】 ラジアル着磁したリングマグネットを用
いた動圧軸受のスピンドルモータにおいて、 多極着磁されたラジアルリング磁石と、その内周又は外
周と対向する同心円状の磁性体ヨークがロータの一部を
構成し、その対向ギャップの磁束と、ステータとして、
その対向ギャップ内に配置されたコイル或いは導線に流
す電流との電磁力（フレミング左手法則）によって回転
トルクを生じ、ロータとステータ間でラジアル方向、或
いはアキシャル方向への吸引または反発する磁気的な力
が原理的に働く要素がない構成のコアレスモータ。 - 【請求項４】 ラジアル着磁したリングマグネットを用
いた動圧軸受のスピンドルモータにおいて、 第1の多極着磁されたラジアルリング磁石と、それに対
向する同心円状の第2の多極着磁されたラジアルリング
磁石がロータの一部を構成し、それら2つの磁石の内外
周ギャップにおける磁束と、ステータとしてその磁石ギ
ャップ内に配置されたコイル或いは導線に流す電流との
電磁力（フレミング左手法則）によって回転トルクを生
じ、ロータとステータ間でラジアル方向、或いはアキシ
ャル方向への吸引または反発する磁気的な力が原理的に
働く要素がない構成のコアレスモータ。 - 【請求項５】 ラジアル着磁したリングマグネットを用
いた動圧軸受のスピンドルモータにおいて、 前記ステータのコイルが、それ自身か、非金属（絶縁
体）を構造体（補強材）とし、コイル或いは導線をその
絶縁体の表面或いは内部に配置する構造をもった、ロー
タとステータ間で回転トルクのみで、ラジアル方向、或
いはアキシャル方向への吸引または反発する磁気的な力
が原理的に働く要素がない請求項２乃至４いずれか１項
記載のコアレスモータ。 - 【請求項６】 ラジアル着磁したリングマグネットを用
いた動圧軸受のスピンドルモータにおいて、 前記ラジアルリング磁石を樹脂モールドし、ロータ磁石
の高速回転時の遠心力破壊を回避することを特徴とした
請求項２ないし５いずれか１項記載のコアレスモータ。 - 【請求項７】 ラジアル着磁したリングマグネットを用
いた動圧軸受のスピンドルモータにおいて、 回転軸の端面に円盤またはリング等の磁石を固定接着
し、軸受けのそれに対向した位置にコイルを配置し、流
体動圧軸受けの回転軸が、軸受けにコンタクトした状態
からでなく、浮上した状態からスタートすることを特徴
としたコアレスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10363235A JP2000188855A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | コアレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10363235A JP2000188855A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | コアレスモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000188855A true JP2000188855A (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18478837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10363235A Pending JP2000188855A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | コアレスモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000188855A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2455113A (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-03 | Phillip Raymond Michael Denne | Electromagnetic machines having windings formed of laminated conductors. |
| GB2456837A (en) * | 2008-01-24 | 2009-07-29 | Phillip Raymond Michael Denne | Electromagnetic machines having air gap windings formed of laminated conductors |
| US8232689B2 (en) | 2006-09-13 | 2012-07-31 | Guilden Limited | Electromagnetic machines |
-
1998
- 1998-12-21 JP JP10363235A patent/JP2000188855A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8232689B2 (en) | 2006-09-13 | 2012-07-31 | Guilden Limited | Electromagnetic machines |
| GB2455113A (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-03 | Phillip Raymond Michael Denne | Electromagnetic machines having windings formed of laminated conductors. |
| GB2456837A (en) * | 2008-01-24 | 2009-07-29 | Phillip Raymond Michael Denne | Electromagnetic machines having air gap windings formed of laminated conductors |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20040106 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040316 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040407 |