JP2001037113A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク定数を低下させないで、且つステータ
鉄心の上下振動を最小限に保持しながら、コギングトル
クとトルクリップルを確実に低減させること。 【解決手段】 シャフト１１と多極着磁されたリング状
ロータ磁石１２とハブ１３とからなるロータ１０と、磁
性鋼板鉄心片２２１を積層して形成したステータ鉄心２
２とステータ鉄心２２に巻回されたステータコイル２１
とを有するステータ２０と、ロータ１０をステータ２０
に回転自在に支持する軸受３０とから構成されたブラシ
レスモータにおいて、ステータ鉄心２２は所定形状の複
数枚の磁性鋼板鉄心片２２１を周方向の位置を一方向に
順次所定角度づつずらして積層し、且つ途中から反対方
向に順次所定角度づつずらして積層し形成したＶ字形ス
キュー積層鉄心とした。これによって、個別ステータ鉄
心２２ｂを過ぎるＳ極磁束の重心Ｇ１と個別ステータ鉄
心２２ｂを過ぎるＮ極磁束の重心Ｇ２の水平位置を同じ
にすることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多極着磁されたロ
ータ磁石を有するロータと磁性鋼板鉄心片を積層して形
成した積層鉄心と該積層鉄心に巻回されたステータコイ
ルとを有するステータとからなるブラシレスモータ、特
にハードディスク駆動装置等の回転駆動源として最適な
小形スピンドルモータのコギングトルクとトルクリップ
ルの低減に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ、通信、情報等の分
野で携帯型機器が普及し、これに伴って携帯型機器の構
成部品に対する小形化、軽量化、高性能化の要求が厳し
くなってきている。これらの要求は、ハードディスク駆
動装置等の回転駆動源として最適なブラシレスモータに
対しても当然になされている。ブラシレスモータの高性
能化に関しては、コギングトルクとトルクリップルの低
減がある。

【０００３】ブラシレスモータは、一般に、多極着磁さ
れたロータ磁石を有するロータと、磁性鋼板鉄心片を積
層して形成したステータ鉄心と該ステータ鉄心に巻回さ
れたステータコイルとを有するステータと、前記ロータ
を前記ステータに回転自在に支持する軸受とから構成さ
れている。このような構成のブラシレスモータのコギン
グトルクとトルクリップルの低減は、従来から種々の方
法によって実現されてきている。代表的な方法は、リン
グ状ロータ磁石に円周方向にＮ極とＳ極を交互に多極着
磁する際に、着磁装置の着磁波形を調整してスキュー着
磁を施すものである。図６（Ａ）はスキュー着磁された
リング状ロータ磁石１２の斜視図を、図６（Ｂ）はその
部分展開図をそれぞれ示す。ブラシレスモータにスキュ
ー着磁されたリング状ロータ磁石１２を用いる場合、ス
テータ鉄心はスキュー積層されないストレート積層のも
のが用いられる。

【０００４】リング状ロータ磁石をスキュー着磁しない
で、ステータ鉄心をスキュー積層する方法もある。スキ
ュー積層されたステータ鉄心は、磁性鋼板材をプレスで
打ち抜いて製作された所定形状の複数枚の磁性鋼板鉄心
片２２１を周方向の位置を順次所定角度づつずらして全
体を螺旋状の捻じり形状に積層して形成されたものであ
る。図４はスキュー積層されたステータ鉄心２２の部分
側面図を、図５はスキュー積層されていないストレート
積層のステータ鉄心２２の部分側面図をそれぞれ示す。

【０００５】図６のスキュー着磁されたリング状ロータ
磁石１２とストレート積層のステータ鉄心に巻回された
ステータコイルとを備えたブラシレスモータにおいて
は、ステータ鉄心の磁極片の端面とロータ磁石の内周面
との間に形成されている空隙の磁束が均一化され、コギ
ングトルクとトルクリップルは確実に低減される。これ
は、ストレート着磁されたリング状ロータ磁石１２と図
４のスキュー積層のステータ鉄心２２に巻回されたステ
ータコイルとを備えたブラシレスモータにおいても同様
である。

【０００６】ところが、図６のスキュー着磁されたリン
グ状ロータ磁石１２又は図４のスキュー積層されたステ
ータ鉄心２２を備えたブラシレスモータにおいては、コ
ギングトルクの低減と引き換えにトルク定数などの他の
特性パラメータが犠牲になったり、ステータ鉄心の上下
振動による音響ノイズの悪化という問題を抱え込むこと
になる。

【０００７】トルク定数は、図７のストレート着磁のロ
ータ磁石１２を有するロータとストレート積層のステー
タ鉄心に巻回されたステータコイルを有するステータと
を備えたブラシレスモータにおいては最大である。しか
しながら、図６のスキュー着磁されたリング状ロータ磁
石１２を有するロータとストレート積層のステータ鉄心
に巻回されたステータコイルを有するステータとを備え
たブラシレスモータにおいては、モータトルクの発生に
使われない磁束が存在するために、その分だけトルク定
数は低下する。これは、図７のストレート着磁のロータ
磁石を有するロータと図４のスキュー積層のステータ鉄
心２２に巻回されたステータコイルを有するステータと
を備えたブラシレスモータにおいても同様である。

【０００８】ステータ鉄心２２の上下振動に関しては、
図７のストレート着磁のロータ磁石１２を有するロータ
とストレート積層のステータ鉄心に巻回されたステータ
コイルを有するステータとを備えたブラシレスモータに
おいては、個別ステータ鉄心２２ｂを過ぎるＳ極磁束の
重心Ｇ１と個別ステータ鉄心２２ｂを過ぎるＮ極磁束の
重心Ｇ２の水平位置は図５に示す通り一致しており、最
小である。しかしながら、図７のストレート着磁のロー
タ磁石１２を有するロータと図４のスキュー積層のステ
ータ鉄心２２に巻回されたステータコイルを有するステ
ータとを備えたブラシレスモータにおいては、個別ステ
ータ鉄心２２ｂを過ぎるＳ極磁束の重心Ｇ１と個別ステ
ータ鉄心２２ｂを過ぎるＮ極磁束の重心Ｇ２の水平位置
は図４に示す通り上下にずれているから、この重心の上
下のずれの分だけ振動が大きくなる。これは、図６のス
キュー着磁のリング状ロータ磁石１２を有するロータと
ストレート積層のステータ鉄心に巻回されたステータコ
イルを有するステータとを備えたブラシレスモータにお
いても同様である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、多極着磁されたリング状ロータ磁石を有す
るロータと磁性鋼板鉄心片を積層して形成したステータ
鉄心と、該ステータ鉄心に巻回されたステータコイルと
を有するステータと、前記ロータを前記ステータに回転
自在に支持する軸受とから構成されたブラシレスモータ
において、トルク定数を低下させないで、且つステータ
鉄心の上下振動を最小限に保持しながら、コギングトル
クとトルクリップルを確実に低減させることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、多極着磁されたリング状ロータ磁石を有するロータ
と磁性鋼板鉄心片を積層して形成したステータ鉄心と、
該ステータ鉄心に巻回されたステータコイルとを有する
ステータと、前記ロータを前記ステータに回転自在に支
持する軸受とから構成されたブラシレスモータにおい
て、前記ステータ鉄心を、所定形状の複数枚の磁性鋼板
鉄心片を周方向の位置を一方向に順次所定角度づつずら
して積層し且つ途中から反対方向に順次所定角度づつず
らして積層し形成したＶ字形スキュー積層鉄心とし
た。。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例のブラシレスモ
ータは、図１に平面図を、図２に横断面図で示す如く、
ロータ１０、ステータ２０、及びロータ１０をステータ
２０に回転自在に支持する軸受３０とから構成されてい
る。軸受３０はボールベアリングとして図示してある
が、動圧軸受や磁気軸受も広く用いられている。軸受３
０は、ステータの一部を構成するモータフレーム２３の
円筒部２３１の中に配置され、固着されている。

【００１２】ロータ１０は、シャフト１１と、シャフト
１１に同軸にして固着されたカップ状ハブ１３、カップ
状ハブ１３の内周面に取り付けられたリング状ロータ磁
石１２とで構成されている。リング状ロータ磁石１２
は、図７に示す如きストレート着磁された個別永久磁石
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１
２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ及び１２ｌから
なる多極着磁の永久磁石である。多極着磁は、ブランク
のリング状強磁性体に対して、図示しない着磁装置を用
いて行われる。ここに多極とは、図１及び図２の実施例
では、１２極である。

【００１３】ステータ２０は、複数の個別ステータ鉄心
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２
２ｇ、２２ｈ及び２２ｉからなるステータ鉄心２２と、
これら個別ステータ鉄心に夫々巻回された個別ステータ
コイル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１
ｆ、２１ｇ、２１ｈ及び２１ｉからなるステータコイル
２１とを有する。ステータコイル２１が巻回されたステ
ータ鉄心２２は、モータフレーム２３の円筒部２３１の
外周面に配置され、固着されている。

【００１４】ステータ鉄心２２は、図３に部分展開図で
示す如く、所定形状の複数枚の磁性鋼板鉄心片２２１を
周方向の位置を一方向に順次所定角度づつずらして積層
し、且つ折り返し点から反対方向に順次所定角度づつず
らして積層し形成したＶ字形スキュー積層鉄心である。
なお、上記の所定形状とは図１の実施例の場合は９極の
放射状の形状であり、上記の折り返し点とは図３の場合
は中間位置のことである。

【００１５】このようにして構成したＶ字形スキュー積
層のステータ鉄心２２とステータコイル２１及びストレ
ート着磁のリング状ロータ磁石１２とを有するブラシレ
スモータにおいて、励磁電流をステータコイル２１に流
すと、ステータコイル２１とロータ磁石１２との間の電
磁作用によってモータは回転する。本発明においては図
３から明らかな如く、個別ステータ鉄心２２ｂを過ぎる
Ｓ極磁束の重心Ｇ１と個別ステータ鉄心２２ｂを過ぎる
Ｎ極磁束の重心Ｇ２の水平位置は同じになる。同様に、
他の個別ステータ２２ａ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２
２ｆ、２２ｇ、２２ｈ及び２２ｉにおいても、夫々を過
ぎるＳ極磁束の重心Ｇ１とＮ極磁束の重心Ｇ２の水平位
置は同じになる。このため、図５のストレート着磁のリ
ング状ロータ磁石とストレート積層のステータ鉄心とを
用いたブラシレスモータと同様に、ステータ鉄心の上下
振動による音響ノイズの悪化はないし、且つコギングト
ルクとトルクリップルは非常に小さい。しかも、ステー
タコイル２１の流れる励磁電流は図５と同様にモータの
回転トルクの発生に有効に使われるから、トルク定数が
低下することはない。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、多極のストレート着磁された
リング状ロータ磁石を有するロータと、磁性鋼板鉄心片
を積層して形成したステータ鉄心と該ステータ鉄心に巻
回されたステータコイルとを有するステータとからなる
ブラシレスモータにおいて、前記ステータ鉄心は所定形
状の複数枚の磁性鋼板鉄心片を周方向の位置を一方向に
順次所定角度づつずらして積層し且つ途中から反対方向
に順次所定角度づつずらして積層し形成したＶ字形スキ
ュー積層鉄心であることを特徴とするものであるから、
トルク定数の低下や音響ノイズの悪化を招かないで、コ
ギングトルクとトルクリップルを確実に低減することが
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブラシレスモータの一実施例の平
面図である。

【図２】本発明に係るブラシレスモータの一実施例の縦
断面図である。

【図３】本発明に係るブラシレスモータに採用されてい
るＶ字形スキュー積層のステータ鉄心の部分側面図であ
る。

【図４】スキュー積層のステータ鉄心の部分側面図であ
る。

【図５】ストレート積層のステータ鉄心の部分側面図で
ある。

【図６】スキュー着磁されたリング状ロータ磁石を示す
図で、Ａは斜視図、Ｂは部分展開図である。

【図７】ストレート着磁のリング状ロータ磁石を示す図
で、Ａは斜視図、Ｂは部分展開図である。

【符号の説明】

１０ ロータ １１ シャフト １２ リング状ロータ磁石 １２ａ〜１２ｌ 個別ロータ磁石 １３ カップ状ハブ ２０ ステータ ２１ ステータコイル ２１ａ〜２１ｉ 個別ステータコイル ２２ ステータ鉄心 ２２ａ〜２２ｉ 個別ステータ鉄心 ２３ フレーム ２３１ 円筒部 ３０ 軸受 Ｇ１ 個別ステータ鉄心２２ｂを過ぎるＳ極磁束の重心 Ｇ２ 個別ステータ鉄心２２ｂを過ぎるＮ極磁束の重心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 敦司 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 似鳥 幸司 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AA09 AB01 AB06 5H019 AA03 AA06 CC04 DD01 EE01 EE14 5H621 AA02 AA04 GA01 HH01 JK08 JK17 JK19

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多極着磁されたリング状ロータ磁石を有
   するロータと磁性鋼板鉄心片を積層して形成したステー
   タ鉄心と、該ステータ鉄心に巻回されたステータコイル
   とを有するステータと、前記ロータを前記ステータに回
   転自在に支持する軸受とから構成されたブラシレスモー
   タにおいて、前記ステータ鉄心は所定形状の複数枚の磁
   性鋼板鉄心片を周方向の位置を一方向に順次所定角度づ
   つずらして積層し且つ途中から反対方向に順次所定角度
   づつずらして積層し形成したＶ字形スキュー積層鉄心で
   あることを特徴とするブラシレスモータ。