JP2001061240A - 一方向回転モータ - Google Patents
一方向回転モータInfo
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- JP2001061240A JP2001061240A JP23549099A JP23549099A JP2001061240A JP 2001061240 A JP2001061240 A JP 2001061240A JP 23549099 A JP23549099 A JP 23549099A JP 23549099 A JP23549099 A JP 23549099A JP 2001061240 A JP2001061240 A JP 2001061240A
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- rotor
- tooth
- yoke
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハードディスクドライブ用のモータのよう
な、いわゆるスピンドル系のモータにおいて、一定の方
向にしか回転することがなく、回転の立ち上がりが速い
上に、トルクが大きく、したがって高速の回転が可能な
モータを提供すること 【解決手段】 軟磁性材料で製造された、円周上に分布
する複数のコイル用スロットとその外側に位置する歯と
を有するモータのヨークを、各歯のもつ磁気的特性が、
円の中心と歯の中心とを結ぶ半径方向の直線（ｒ）に関
して、同じ方向に非対称であること、つまりヨークを囲
む円周上で、特定の磁気特性に注目したとき、その増大
または減少が、一方向に繰り返されるようにしてステ−
タまたはロータを形成し、その周囲に多極着磁した筒状
の永久磁石合金のロータまたはステ−タを組み合わせて
モータを構成する。
な、いわゆるスピンドル系のモータにおいて、一定の方
向にしか回転することがなく、回転の立ち上がりが速い
上に、トルクが大きく、したがって高速の回転が可能な
モータを提供すること 【解決手段】 軟磁性材料で製造された、円周上に分布
する複数のコイル用スロットとその外側に位置する歯と
を有するモータのヨークを、各歯のもつ磁気的特性が、
円の中心と歯の中心とを結ぶ半径方向の直線（ｒ）に関
して、同じ方向に非対称であること、つまりヨークを囲
む円周上で、特定の磁気特性に注目したとき、その増大
または減少が、一方向に繰り返されるようにしてステ−
タまたはロータを形成し、その周囲に多極着磁した筒状
の永久磁石合金のロータまたはステ−タを組み合わせて
モータを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一方向にだけ回転
するように構成したモータに関し、その部品となるヨー
ク材料にも関する。本発明のモータは、とくにＨＤＤ
（ハードディスクドライブ）のモータのような、いわゆ
るスピンドル系の機器に使用するモータとして有用であ
る。
するように構成したモータに関し、その部品となるヨー
ク材料にも関する。本発明のモータは、とくにＨＤＤ
（ハードディスクドライブ）のモータのような、いわゆ
るスピンドル系の機器に使用するモータとして有用であ
る。
【０００２】
【従来の技術】スピンドル系のモータの代表的な構造
は、厚さ０．３ｍｍ程度のケイ素鋼板を打ち抜いて、図
１に示すような断面形状のヨークとし、スロット（３）
の部分にコイル（４）を巻いてステ−タ（１）を構成
し、その周囲に多極着磁した永久磁石合金の円筒を配置
してロータ（２）とした、ブラシレス型のものである。
多くの場合、ステ−タ側は９極とし、ロータ側は６極ま
たは８極に着磁する。
は、厚さ０．３ｍｍ程度のケイ素鋼板を打ち抜いて、図
１に示すような断面形状のヨークとし、スロット（３）
の部分にコイル（４）を巻いてステ−タ（１）を構成
し、その周囲に多極着磁した永久磁石合金の円筒を配置
してロータ（２）とした、ブラシレス型のものである。
多くの場合、ステ−タ側は９極とし、ロータ側は６極ま
たは８極に着磁する。
【０００３】この種のモータは、使用条件から言って、
常にある一定の方向にしか回転させない。進んでいえ
ば、逆方向の回転力が生じることは防がなければならな
い。一定方向への回転を強いる構造にしておいても、起
動死点があると、スイッチオンから回転の開始までに若
干の時間がかかり、これは好ましいことではない。それ
ゆえ、あらかじめ定めた一定の方向にしか回転すること
がなく、起動始点がなくて立ち上がりが速い、かつトル
クが大きいモータが求められている。
常にある一定の方向にしか回転させない。進んでいえ
ば、逆方向の回転力が生じることは防がなければならな
い。一定方向への回転を強いる構造にしておいても、起
動死点があると、スイッチオンから回転の開始までに若
干の時間がかかり、これは好ましいことではない。それ
ゆえ、あらかじめ定めた一定の方向にしか回転すること
がなく、起動始点がなくて立ち上がりが速い、かつトル
クが大きいモータが求められている。
【０００４】近年のＯＡ機器の発達と小型化・軽量化の
要請から、スピンドル系のモータは高速で回転し、かつ
強いトルクを発生できることが求められている。
要請から、スピンドル系のモータは高速で回転し、かつ
強いトルクを発生できることが求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した要求に答え、所定の一方向にしか回転することがな
く、立ち上がりが速い上に、トルクが大きく、したがっ
て高速の回転が可能なモータ、とくにスピンドル系モー
タを提供することにある。
した要求に答え、所定の一方向にしか回転することがな
く、立ち上がりが速い上に、トルクが大きく、したがっ
て高速の回転が可能なモータ、とくにスピンドル系モー
タを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のモータは、その
ヨークに特徴がある。本発明のヨークは、軟磁性材料で
製造された、円周上に分布する複数のコイル用スロット
とその外側に位置する歯とを有するモータのヨークにお
いて、図２に示したように、各歯のもつ磁気的特性が、
円の中心と歯の中心とを結ぶ半径方向の直線（ｒ）に関
して、同じ方向に非対称であることを特徴とする。
ヨークに特徴がある。本発明のヨークは、軟磁性材料で
製造された、円周上に分布する複数のコイル用スロット
とその外側に位置する歯とを有するモータのヨークにお
いて、図２に示したように、各歯のもつ磁気的特性が、
円の中心と歯の中心とを結ぶ半径方向の直線（ｒ）に関
して、同じ方向に非対称であることを特徴とする。
【０００７】ここで、「同じ方向に非対称」とは、発明
の意図するところから容易に推測されるであろうが、ヨ
ークを囲む円周上で、特定の磁気特性に注目したとき、
その増大または減少が、一方向に繰り返されることを意
味する。
の意図するところから容易に推測されるであろうが、ヨ
ークを囲む円周上で、特定の磁気特性に注目したとき、
その増大または減少が、一方向に繰り返されることを意
味する。
【０００８】このようなヨークを用いた本発明のモータ
は、請求項１ないし４のいずれかに記載のヨークをステ
−タまたはロータとし、多極着磁した永久磁石合金の円
筒をその外側に配置してロータまたはステ−タとして組
み合わせてなる、一方向にだけ回転するモータ。
は、請求項１ないし４のいずれかに記載のヨークをステ
−タまたはロータとし、多極着磁した永久磁石合金の円
筒をその外側に配置してロータまたはステ−タとして組
み合わせてなる、一方向にだけ回転するモータ。
【０００９】
【発明の実施形態】磁気的特性の非対称性を実現する手
法としては、まず、歯の断面形状の非対称性を利用する
ことが考えられる。図２に示したものはその一例であっ
て、ステ−タの１個の歯において、図で対称線（ｒ）よ
り左側の方が右側より面積が広く、かつ右側は外周がロ
ータからの距離が漸増する関係にある。
法としては、まず、歯の断面形状の非対称性を利用する
ことが考えられる。図２に示したものはその一例であっ
て、ステ−タの１個の歯において、図で対称線（ｒ）よ
り左側の方が右側より面積が広く、かつ右側は外周がロ
ータからの距離が漸増する関係にある。
【００１０】このような非対称性が一方向への回転をも
たらす原理は、図３に示すとおりである。すなわち、ス
テ−タ（１）のコイル（図示を省略した）に流れる電流
によって、歯の左側にＮ極、右側にＳ極が形成される
が、ステ−タのＮ極とロータ（２）のＳ極とが吸引しあ
う力は、隣接する歯の右側にできたＳ極とロータのＳ極
とが排斥しあう力より大きいから、ロータ（２）は、必
ず、図で左回りの回転を開始する。このような歯の形状
であれば起動死点が生じないことは、容易に理解できる
であろう。この、吸引しあう力と、排斥しあう力との差
が大きいほど、モータのトルクは大きくなる。この力の
アンバランスは、歯の形状を非対称にすることによって
も達成できるし、また磁気特性を非対称にすることによ
っても達成できる。
たらす原理は、図３に示すとおりである。すなわち、ス
テ−タ（１）のコイル（図示を省略した）に流れる電流
によって、歯の左側にＮ極、右側にＳ極が形成される
が、ステ−タのＮ極とロータ（２）のＳ極とが吸引しあ
う力は、隣接する歯の右側にできたＳ極とロータのＳ極
とが排斥しあう力より大きいから、ロータ（２）は、必
ず、図で左回りの回転を開始する。このような歯の形状
であれば起動死点が生じないことは、容易に理解できる
であろう。この、吸引しあう力と、排斥しあう力との差
が大きいほど、モータのトルクは大きくなる。この力の
アンバランスは、歯の形状を非対称にすることによって
も達成できるし、また磁気特性を非対称にすることによ
っても達成できる。
【００１１】ヨークの歯の磁気的特性を非対称にするこ
とは、図２に示したような、全体として非対称な断面を
もつヨークを成形することによるほか、軟磁性材料の密
度を変化させることによっても実現できる。その一例
は、図４に示すように、軟磁性材料の薄板を打ち抜いた
製品であって、図４Ａに示した形状のものと図４Ｂに示
した形状のものとを交互に積み重ねることにより、図４
Ｃに断面を示すような、歯の一方の端において磁性体密
度が半減したヨークとしたものである。
とは、図２に示したような、全体として非対称な断面を
もつヨークを成形することによるほか、軟磁性材料の密
度を変化させることによっても実現できる。その一例
は、図４に示すように、軟磁性材料の薄板を打ち抜いた
製品であって、図４Ａに示した形状のものと図４Ｂに示
した形状のものとを交互に積み重ねることにより、図４
Ｃに断面を示すような、歯の一方の端において磁性体密
度が半減したヨークとしたものである。
【００１２】磁気的特性の非対称性は、上記したさまざ
まな歯の形状の非対称性によらず、歯を構成する軟磁性
材料の材質を非対称にすることによっても実現できる。
たとえば、図５に断面を示すように、歯の一部をヨーク
全体の材料とは磁気特性が異なる磁性材料で製造し、一
体化することである。このようなヨークは、別々に用意
した成形品の接着や、インサート成形などの手法によっ
て製造することができる。
まな歯の形状の非対称性によらず、歯を構成する軟磁性
材料の材質を非対称にすることによっても実現できる。
たとえば、図５に断面を示すように、歯の一部をヨーク
全体の材料とは磁気特性が異なる磁性材料で製造し、一
体化することである。このようなヨークは、別々に用意
した成形品の接着や、インサート成形などの手法によっ
て製造することができる。
【００１３】
【実施例】下記のステータおよびロータの組み合わせか
らなる直流ブラシレスモータを製造し、 ステータ：最外径３０ｍｍ ９スロット 構造を種々変
化させた ロータ： Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系のボンド磁石 ８極着磁 回転数１０，０００ｒｐｍで回転させたときの各モータ
のトルクを、比較例を基準とする指数で示した。 ［実施例１］ 図４の態様 厚さ０．３５ｍｍのケイ素鋼板を打ち抜いて、極の左右
が対称なもの（つまり図４Ａの形状のもの）を１０枚、
極の左右が非対称なもの（つまり図４Ｂの形状のもの）
を５枚、用意し、積層体の上下はＡを３枚ずつとし、そ
の間はＢとＡとを１枚ずつ交互に重ねて、図４Ｃのよう
なステータを構成した。 ［実施例２］ 図２の態様 ケイ素鋼板（材料は実施例１と同じ）を打ち抜いて、極
の歯の幅を、左側はａ＝５ｍｍ、右側はａ’＝２ｍｍと
した形状のものを、１５枚積層した。 ［比較例１］ 図１の態様 ケイ素鋼板（材料は実施例１と同じ）を打ち抜いて、極
の歯の幅がどちらの側も５ｍｍのものを１５枚積層し
た。 ［実施例３］ 図５の態様 各極の歯の右側（図５で点を施した部分）を除くステー
タ本体および歯の左側の形状と、歯の右側の形状とを、
それぞれ異なる軟磁性合金粉末のプレス成形により、厚
さ５ｍｍとなるように製造したものを、接着剤で接着し
てステータのコアを組み立てた。ステータ本体および歯
の左側にはＦｅ−３％Ｓｉ合金の水アトマイズ粉末を使
用し、歯の右側の部分はＦｅ−５０％Ｃｏ合金（磁束密
度はこの方が高い）の水アトマイズ粉末を使用し、どち
らもバインダーとしてシリコーン樹脂を粉末の１重量％
添加したものを、室温で１０トン／ｃｍ2の圧力でプレ
ス成形した。成形品を７００℃に１時間、真空中で熱処
理してから、上記の組み立てに用いた。 ［実施例４］ 図２の態様 Ｆｅ−３％Ｓｉ合金の水アトマイズ粉末を、実施例３の
ようにプレス成形し、極の歯の幅を、左側はａ＝５ｍ
ｍ、右側はａ’＝２ｍｍとした形状で、厚さが５ｍｍの
ものを製造した。 ［比較例２］ 図１の態様 Ｆｅ−３％Ｓｉ合金の水アトマイズ粉末を、実施例３の
ようにプレス成形し、極の歯の幅がどちらの側も５ｍｍ
と、対称形のものを製造した。上記６種のステータを用
いたモータのトルクの指数は、次のとおりであった。
らなる直流ブラシレスモータを製造し、 ステータ：最外径３０ｍｍ ９スロット 構造を種々変
化させた ロータ： Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系のボンド磁石 ８極着磁 回転数１０，０００ｒｐｍで回転させたときの各モータ
のトルクを、比較例を基準とする指数で示した。 ［実施例１］ 図４の態様 厚さ０．３５ｍｍのケイ素鋼板を打ち抜いて、極の左右
が対称なもの（つまり図４Ａの形状のもの）を１０枚、
極の左右が非対称なもの（つまり図４Ｂの形状のもの）
を５枚、用意し、積層体の上下はＡを３枚ずつとし、そ
の間はＢとＡとを１枚ずつ交互に重ねて、図４Ｃのよう
なステータを構成した。 ［実施例２］ 図２の態様 ケイ素鋼板（材料は実施例１と同じ）を打ち抜いて、極
の歯の幅を、左側はａ＝５ｍｍ、右側はａ’＝２ｍｍと
した形状のものを、１５枚積層した。 ［比較例１］ 図１の態様 ケイ素鋼板（材料は実施例１と同じ）を打ち抜いて、極
の歯の幅がどちらの側も５ｍｍのものを１５枚積層し
た。 ［実施例３］ 図５の態様 各極の歯の右側（図５で点を施した部分）を除くステー
タ本体および歯の左側の形状と、歯の右側の形状とを、
それぞれ異なる軟磁性合金粉末のプレス成形により、厚
さ５ｍｍとなるように製造したものを、接着剤で接着し
てステータのコアを組み立てた。ステータ本体および歯
の左側にはＦｅ−３％Ｓｉ合金の水アトマイズ粉末を使
用し、歯の右側の部分はＦｅ−５０％Ｃｏ合金（磁束密
度はこの方が高い）の水アトマイズ粉末を使用し、どち
らもバインダーとしてシリコーン樹脂を粉末の１重量％
添加したものを、室温で１０トン／ｃｍ2の圧力でプレ
ス成形した。成形品を７００℃に１時間、真空中で熱処
理してから、上記の組み立てに用いた。 ［実施例４］ 図２の態様 Ｆｅ−３％Ｓｉ合金の水アトマイズ粉末を、実施例３の
ようにプレス成形し、極の歯の幅を、左側はａ＝５ｍ
ｍ、右側はａ’＝２ｍｍとした形状で、厚さが５ｍｍの
ものを製造した。 ［比較例２］ 図１の態様 Ｆｅ−３％Ｓｉ合金の水アトマイズ粉末を、実施例３の
ようにプレス成形し、極の歯の幅がどちらの側も５ｍｍ
と、対称形のものを製造した。上記６種のステータを用
いたモータのトルクの指数は、次のとおりであった。
【００１４】 実施例・比較例 トルク指数 実施例・比較例 トルク指数 実施例１ １．２２ 実施例３ １．３２ 実施例２ １．１５ 実施例４ １．１８ 比較例１ １．００ 比較例２ １．００
【００１５】
【発明の効果】本発明のモータは、あらかじめ定めた一
方向にしか回転しないから、使用条件に逆方向の回転が
含まれず、かつ逆方向の回転を避けたい用途に適する。
起動死点は存在せず、したがって回転の立ち上がりは速
い。トルクが高く、したがって高速の回転が可能である
から、ＯＡ機器の小型化・軽量化およびモータの高速化
の要請に答えることができる。
方向にしか回転しないから、使用条件に逆方向の回転が
含まれず、かつ逆方向の回転を避けたい用途に適する。
起動死点は存在せず、したがって回転の立ち上がりは速
い。トルクが高く、したがって高速の回転が可能である
から、ＯＡ機器の小型化・軽量化およびモータの高速化
の要請に答えることができる。
【００１６】具体的には、前記したスピンドル系のモー
タであって、上に記述したヨークをステ−タとし、ロー
タとして多極着磁した永久磁石合金の円筒をその外側に
配置し、ブラシレス型に構成したものが、本発明の具現
されたモータとして最良である。
タであって、上に記述したヨークをステ−タとし、ロー
タとして多極着磁した永久磁石合金の円筒をその外側に
配置し、ブラシレス型に構成したものが、本発明の具現
されたモータとして最良である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のスピンドル系モータのヨーク形状を示
す平面図。
す平面図。
【図２】 本発明のヨークの一例について、その形状を
示す平面図。
示す平面図。
【図３】 本発明のヨークを使用したモータが一方向の
みに回転する原理の説明図。
みに回転する原理の説明図。
【図４】 本発明のヨークを構成する別の手法を示す説
明図であって、ＡおよびＢは積層する薄板の平面図、Ｃ
は積層体の断面図。
明図であって、ＡおよびＢは積層する薄板の平面図、Ｃ
は積層体の断面図。
【図５】 本発明のヨークを構成するさらに別の手法を
示す平面図。
示す平面図。
１ ステ−タ ２ ロータ ３ スロット ４ コイル ５ 歯 ｒ 対称線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA09 AE07 5H019 AA01 CC03 CC04 EE01 EE14 5H621 AA01 GA01 GA04 GA12 HH01
Claims (6)
- 【請求項１】 軟磁性材料で製造された、円周上に分布
する複数のコイル用スロットとその外側に位置する歯と
を有するモータのヨークにおいて、各歯のもつ磁気的特
性が、円の中心と歯の中心とを結ぶ半径方向の線に関し
て、同じ方向に非対称であることを特徴とするモータの
ヨーク。 - 【請求項２】 磁気的特性の非対称性が、歯の断面形状
の非対称性に基づいて生じたものである請求項１のヨー
ク。 - 【請求項３】 磁気的特性の非対称性が、歯を構成する
軟磁性材料の材質の非対称性に基づいて生じたものであ
る請求項１のヨーク。 - 【請求項４】 軟磁性合金の薄板を積層して形成する
か、または軟磁性合金の粉末を樹脂バインダーで一体に
して形成したものである請求項１ないし３のいずれかの
ヨーク。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載のヨ
ークをステ−タまたはロータとし、多極着磁した永久磁
石合金の円筒をその外側に配置してロータまたはステ−
タとして組み合わせてなる、一方向にだけ回転するモー
タ。 - 【請求項６】 請求項１ないし４のいずれかに記載のヨ
ークをステ−タとし、多極着磁した永久磁石合金の円筒
をその外側に配置してロータとして、ブラシレス型に組
み合わせてなる、請求項５のモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23549099A JP2001061240A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 一方向回転モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23549099A JP2001061240A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 一方向回転モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001061240A true JP2001061240A (ja) | 2001-03-06 |
Family
ID=16986833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23549099A Pending JP2001061240A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 一方向回転モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001061240A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004006414A1 (ja) * | 2002-07-02 | 2004-01-15 | Katsuyuki Totsu | ４極同期モータ |
| EP1372250A3 (en) * | 2002-06-11 | 2004-09-08 | ELCO S.p.A. | Electronically switched electric motor structure |
| FR2949176A1 (fr) * | 2009-08-14 | 2011-02-18 | Leroy Somer Moteurs | Machine electrique tournante comportant une excitatrice |
| CN103812244A (zh) * | 2012-11-01 | 2014-05-21 | Lg电子株式会社 | 转子、包括该转子的电机和电动车驱动设备 |
| CN106067700A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-11-02 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 定子冲片和电机 |
| CN106357027A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-01-25 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 电机转子及电机 |
| CN107104569A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-08-29 | 杭州同孚环保科技有限公司 | 一种采用线圈永磁体组合定子的电机 |
| CN109586429A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-04-05 | 南京航空航天大学 | 基于隔齿绕组和不等定子齿距的永磁容错电机 |
-
1999
- 1999-08-23 JP JP23549099A patent/JP2001061240A/ja active Pending
Cited By (12)
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| US7102265B2 (en) | 2002-07-02 | 2006-09-05 | Katsuyuki Totsu | Four-pole synchronous motor |
| FR2949176A1 (fr) * | 2009-08-14 | 2011-02-18 | Leroy Somer Moteurs | Machine electrique tournante comportant une excitatrice |
| WO2011018716A3 (fr) * | 2009-08-14 | 2011-08-25 | Moteurs Leroy Somer | Machine electri que tournante comportant une excitatrice |
| CN102484446A (zh) * | 2009-08-14 | 2012-05-30 | 利莱森玛电机公司 | 包括激励器的旋转电机 |
| CN103812244A (zh) * | 2012-11-01 | 2014-05-21 | Lg电子株式会社 | 转子、包括该转子的电机和电动车驱动设备 |
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| CN107104569B (zh) * | 2017-07-04 | 2023-04-25 | 杭州同孚环保科技有限公司 | 一种采用线圈永磁体组合定子的电机 |
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