JP2001136719A - 薄型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さな予圧によって、ロータ部の軸方向の振
れを確実に抑制できるようにした、薄型モータを提供す
ること。 【解決手段】 取付基板１２上に取り付けられたボール
ベアリング１７，このボールベアリングの周りに環状に
配設された巻線コイル１５を含む、ステータ部１１と、
上記ボールベアリングに回転可能に支持された回転軸２
１，上記巻線コイルに対して半径方向に対向するよう
に、回転軸に一体的に固着されたロータマグネット２５
を含むロータ部２０とを有し、上記ロータマグネットに
対して巻線コイルと反対側から半径方向に対向するよう
に、磁性体から成る吸引ヨーク１８がステータ側に固定
配置されていて、この吸引ヨークが、ロータマグネット
に対して軸方向に関して取付基板側にずれて配設される
ことにより、ロータ部が取付基板に向かって磁気吸引さ
れ、ボールベアリングに予圧が付与される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄型モータ、特に
ロータの回転軸を支持するボールベアリングに対して磁
気吸引力によって予圧を与えるようにした薄型モータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような薄型モータは、例えば
図９に示すように構成されている。図９において、薄型
モータ１は、例えばフロッピーディスクを回転駆動する
ためのスピンドルモータであって、固定配置されたステ
ータ部２と、ステータ部３に対して回転可能に支持され
たロータ部３とから構成されている。

【０００３】ステータ部２は、取付基板２ａと、取付基
板２ａに取り付けられた軸受ホルダー２ｂと、軸受ホル
ダー２ｂを円周方向に包囲するように環状に固定配置さ
れた積層鉄芯２ｃに巻回された巻線コイル２ｄと、軸受
ホルダー２ｂ内に嵌挿されたメタル軸受２ｅと、軸受ホ
ルダー２ｂの外側に設けられたボールベアリング４と、
を含んでいる。

【０００４】これに対して、ロータ部３は、メタル軸受
２ｅ内に挿入された回転軸３ａと、この回転軸３ａと一
体に成形され且つ上面にチャック用マグネット３ｂを備
えたロータ本体３ｃと、ロータ本体３ｃの周囲に取り付
けられ且つ上記巻線コイル２ｄの半径方向内側まで延び
る非磁性体から成るマグネットホルダー３ｄと、マグネ
ットホルダー３ｄの外周付近の下面に取り付けられ且つ
巻線コイル２ｄに対して半径方向内側から対向するロー
タマグネット３ｅと、このロータマグネット３ｅの半径
方向内側に備えられた磁性体から成るバックヨーク３ｆ
と、を含んでいる。ここで、上記ボールベアリング４
は、その内輪が軸受ホルダー２ｂに固定されると共に、
外輪がロータ本体３ｃに固定されている。

【０００５】このように構成された薄型モータ１によれ
ば、ロータ部３のロータ本体３ｃ上にフロッピーディス
ク（図示せず）が載置され、チャック用マグネット３ｂ
に対して図示しないチャッキング手段が磁気吸着され
る。これにより、フロッピーディスクがロータ本体３ｃ
上に固定保持された状態にて、巻線コイル２ｄに適宜に
通電することにより、巻線コイル２ｄに発生する磁界
が、ロータ部３のロータマグネット３ｅ及びバックヨー
ク３ｆによる磁界と相互に作用して、ロータ部３が回転
駆動されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の薄型モータ１においては、ロータ部３の軸方向の
振れを抑制するために、ボールベアリング４に対して予
圧を与えるようにしている。このボールベアリング４に
対する予圧は、例えば図１０に示すように、ロータマグ
ネット３ｅ及びバックヨーク３ｆの回転軸に向かう中心
Ｃを、巻線コイル２ｄの回転軸に向かう中心に対して、
取付基板２ａと反対側（即ち、図面にて上方）に距離ｄ
だけずらして配設することにより、ロータマグネット３
ｅ，バックヨーク３ｆと巻線コイル２ｄとの間の磁気吸
引力により付与されるようになっている。

【０００７】しかしながら、薄型モータ１の薄型化に伴
って、巻線コイル２ｄやロータマグネット３ｅ，バック
ヨーク３ｆも薄型に形成されることから、上述した軸方
向のずれｄの影響により、トルクが著しく低下してしま
うという問題があった。

【０００８】これに対して、例えば図１１に示すような
薄型モータ５も知られている。図１１において、薄型モ
ータ５は、ステータ部２の軸受ホルダー２ｂ上にて、ロ
ータ部３のロータマグネット３ｅより内側の領域にて、
環状に配設された吸引マグネット２ｆを備えていると共
に、マグネットホルダー３ｄ及びバックヨーク３ｆの代
わりに、磁性体から成るロータヨーク３ｇを備えてい
る。これにより、吸引マグネット２ｆが、軸方向に対向
するロータヨーク３ｇを磁気吸引することによって、ボ
ールベアリング４に対して予圧を与える磁気吸引力を生
成するようになっている。

【０００９】しかしながら、このような構成の薄型モー
タ５においては、上記磁気吸引力は、吸引マグネット２
ｆとロータヨーク３ｇとの間の距離が大きくなる程、図
１２にて曲線Ａで示すように、急激に低下してしまうこ
とから、例えばロータ部３が軸方向の振れを有している
場合、この磁気吸引力がこの振れを拡大するように作用
することになり、予圧の意義が殆どなくなってしまうと
いう問題があった。これに対して、磁気吸引力を高め
て、予圧を大きくすることも考えられるが、大きな予圧
によって、軸受損失が増大することになり、モータ効率
が低下してしまうという問題があった。

【００１０】本発明は、以上の点に鑑み、小さな予圧に
よって、ロータ部の軸方向の振れを確実に抑制できるよ
うにした、薄型モータを提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明によれば、基板上に取り付けられたボールベアリン
グと、このボールベアリングの周りに環状に配設された
巻線コイルとを含むステータ部と、上記ボールベアリン
グに回転可能に支持された回転軸と、上記巻線コイルに
対して半径方向に対向するように、回転軸に一体的に固
着されたロータマグネットとを含むロータ部とを有し、
上記ロータマグネットに対して巻線コイルと反対側から
半径方向に対向するように、磁性体から成る吸引ヨーク
がステータ側に固定配置されていて、この吸引ヨーク
が、ロータマグネットに対して上記回転軸の方向に関し
て取付基板側にずれて配設されることにより、ロータ部
が取付基板に向かって磁気吸引され、ボールベアリング
に予圧が付与されている、薄型モータにより、達成され
る。

【００１２】請求項１の構成によれば、取付基板上に配
設された吸引ヨークが、ロータ部のロータマグネットに
対して半径方向に対向することによって、吸引ヨークと
ロータマグネットとの間に磁気吸引力が発生する。そし
て、吸引ヨークがロータマグネットに対して軸方向に関
して取付基板側にずれて配設されていることによって、
上記磁気吸引力が軸方向成分を有することになり、この
磁気吸引力の軸方向成分によって、ロータ部が取付基板
に向かって吸引され、ボールベアリングに予圧が付与さ
れることになる。従って、ボールベアリングに予圧が付
与されることにより、ロータ部の軸方向の振れが抑制さ
れ、安定した回転が得られることになる。

【００１３】この場合、上述した磁気吸引力により、ロ
ータが取付基板に向かって吸引されて、ロータマグネッ
トの吸引ヨークに対する軸方向のずれが小さくなると、
この磁気吸引力の軸方向成分も小さくなるので、例えば
ロータに軸方向の振れがあったとしても、この振れが磁
気吸引力によって拡大されるようなことはない。従っ
て、ボールベアリングに付与される予圧は小さくて済む
ので、ボールベアリングにおける軸受損失が低減され、
モータ効率が向上することになる。

【００１４】請求項３の構成によれば、上記吸引ヨーク
が、焼結軟磁性材料から構成されている場合には、鉄損
のうちヒステリシス損が低減されることにより、鉄損が
小さくなり、モータ効率がより一層向上することにな
る。

【００１５】請求項４の構成によれば、上記ボールベア
リングが軸受ホルダーを介して取付基板に取り付けられ
ていて、上記吸引ヨークが、軸受ホルダーと一体に形成
されている場合には、吸引ヨークが軸受ホルダーと同時
に成形されることにより、製造工程が低減され、部品コ
ストが低減される。特に、焼結軟磁性材料から構成され
る場合には、複雑な形状であっても、吸引ヨーク及び軸
受ホルダーが容易に形成されることになる。

【００１６】請求項５の構成によれば、上記吸引ヨーク
が、積層ケイ素鋼板から構成されている場合には、鉄損
のうちヒステリシス損が著しく低減されることにより、
鉄損が大幅に小さくなり、モータ効率がより一層向上す
ると共に、例えば巻線コイルが同様な積層ケイ素鋼板か
ら成る鉄芯に巻回されている場合には、吸引ヨークがこ
の鉄芯と同じ材料から板取りされるので、コストの上昇
が抑制されることになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図８を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１８】図１は、本発明による薄型モータの第一の
実施形態を示している。図１において、薄型モータ１０
は、例えばフロッピーディスクを回転駆動するためのス
ピンドルモータであって、固定配置されたステータ部１
１と、ステータ部１１に対して回転可能に支持されたロ
ータ部２０とを備えている。

【００１９】ステータ部１１は、取付基板１２と、取付
基板１２に取り付けられた軸受ホルダー１３と、軸受ホ
ルダー１３を円周方向に包囲するように環状に固定配置
された積層鉄芯１４に巻回された巻線コイル１５と、軸
受ホルダー１３内に嵌挿されたメタル軸受１６と、軸受
ホルダー１３の外側に設けられたボールベアリング１７
と、さらに後述するように取付基板１２上に設けられた
環状の吸引ヨーク１８とを含んでいる。

【００２０】取付基板１２は、非磁性体から構成されて
おり、ステータ基板として作用する。上記軸受ホルダー
１３は、取付基板１２に対してカシメ等により固定され
ている。上記積層鉄芯１４は、例えばケイ素鋼板等の複
数の電磁鋼板を間に絶縁層を挟んで積層することによ
り、構成されており、図２に示すように、１８個の突極
１４ａを有している。上記ボールベアリング１７は、そ
の内輪が軸受ホルダー１３に接着等により固定されると
共に、外輪がロータ本体２３（後述）に対して接着等に
より固定されている。上記吸引ヨーク１８は、図示の場
合、鉄製であって、取付基板１２上にて、後述するロー
タマグネットに対して半径方向内側から対向するよう
に、配設されている。

【００２１】これに対して、ロータ部２０は、上記メタ
ル軸受１６内に圧入された回転軸２１と、この回転軸２
１に一体に成形され且つ上面にチャック用マグネット２
２を備えたロータ本体２３と、ロータ本体２３の周囲に
取り付けられ且つ上記巻線コイル１５の半径方向内側ま
で延びるマグネットホルダー２４と、マグネットホルダ
ー２４の外周付近の下面に取り付けられ且つ巻線コイル
１５に対して半径方向内側から対向すると共に前記吸引
ヨーク１８に対して半径方向外側から対向するロータマ
グネット２５とを含んでいる。

【００２２】上記回転軸２１及びロータ本体２３は、例
えばステンレス鋼から一体成形されており、その上面が
チャッキングテーブルとして構成されている。上記マグ
ネットホルダー２４は、例えばステンレス鋼等の非磁性
体から形成されており、ロータ本体２３に対してカシメ
等により取り付けられている。

【００２３】上記ロータマグネット２５は、図２に示す
ように、円周方向に沿ってＮ極，Ｓ極が交互に並ぶよう
に（図示の場合、２４極に）着磁されていると共に、マ
グネットホルダー２４の外周付近の下面に対して接着等
により固定されることにより、積層鉄芯１４の各突極に
対して、半径方向に関して例えば０．２乃至０．５ｍｍ
のギャップで対向している。さらに、ロータマグネット
２５は、吸引ヨーク１８に対して、半径方向に関して例
えば０．２乃至０．５ｍｍのギャップで対向していると
共に、吸引ヨーク１８は、ロータマグネット２５に対し
て取付基板１２側に向かって軸方向（図１のｙ方向）に
僅かにずれて配設されている。

【００２４】本実施形態による薄型モータ１０は、以上
のように構成されており、ロータ部２０のロータ本体２
３上にフロッピーディスクが載置され、チャック用マグ
ネット２２に対して図示しないチャッキング手段が磁気
吸着されることにより、フロッピーディスクがロータ本
体２３上に固定保持された状態にて、巻線コイル１５に
適宜に通電することにより、巻線コイル１５に発生する
磁界が、ロータ部２０のロータマグネット２５による磁
界と相互に作用して、ロータ部２０が回転駆動されるこ
とになる。

【００２５】ここで、ロータマグネット２５が半径方
向，すなわち図１のｘ方向の外側にて吸引ヨーク１８に
対向していることにより、ロータマグネット２５と吸引
ヨーク１８との間で、磁気吸引力が作用することにな
り、図３（Ａ）に示すように、ロータマグネット２５が
吸引ヨーク１８に対して軸方向に距離ｄだけずれている
ことによって、上記磁気吸引力が軸方向（図１のｙ方
向）成分を有することになる。これにより、ロータマグ
ネット２５そしてロータ本体２３が軸方向に関して取付
基板１２に向かって磁気吸引されることにより、ボール
ベアリング１７に予圧が付与されることになる。この予
圧の大きさは、ずれｄの大きさに対応して、図１２にて
曲線Ｂで示すように変化することになると共に、図３
（Ｂ）に示すように、ずれｄがゼロになったときには、
磁気吸引力の軸方向成分がゼロになるので、予圧もゼロ
になる。従って、ロータ部２０に軸方向の振れがある場
合であっても、この振れを拡大するような予圧が作用す
ることはなく、小さな予圧でも、ロータ部２０の安定し
た回転が得られることになり、軸受ロスが低減される。

【００２６】図４及び図５は、本発明による薄型モータ
の第二の実施形態の構成を示している。図４及び図５の
実施形態において、上記第一の実施形態と同じ符号を付
した箇所は共通の構成であるから、重複する説明は省略
し、相違点を中心に説明する。図４及び図５において、
薄型モータ３０は、図１に示した薄型モータ１０とほぼ
同様の構成であって、ステータ部１１の軸受ホルダー１
３及び吸引ヨーク１８の代わりに、吸引ヨーク部３１ａ
が一体に成形された軸受ホルダー３１を備えている点で
のみ異なる構成になっている。ここで、上記軸受ホルダ
ー３１は、全体が鉄製である。

【００２７】このような構成の薄型モータ３０によれ
ば、図１に示した薄型モータ１０と同様に作用すると共
に、吸引ヨークと軸受ホルダーとが一体に成形されてい
るので、製造工程が簡略化され、図１の薄型モータ１０
と比較して、部品点数が削減され、部品コスト及び組立
コストが低減されることになる。

【００２８】尚、上記軸受ホルダー３１は、吸引ヨーク
部３１ａを含む全体が、例えば焼結鉄等の焼結軟磁性材
料から構成されていてもよい。この場合、軸受ホルダー
３１が複雑な形状であっても、容易に成形されると共
に、吸引ヨーク部３１ａにおける鉄損のうち、ヒステリ
シス損が低減されるので、モータ効率が向上することに
なる。

【００２９】図６及び図７は、本発明による薄型モータ
の第三の実施形態の構成を示している。図６及び図７の
実施形態において、上記第一の実施形態と同じ符号を付
した箇所は共通の構成であるから、重複する説明は省略
し、相違点を中心に説明する。図６及び図７において、
薄型モータ４０は、図１に示した薄型モータ１０とほぼ
同様の構成であって、吸引ヨーク１８の代わりに、積層
ケイ素鋼板から成る吸引ヨーク４１を備えている点での
み異なる構成になっている。ここで、吸引ヨーク４１
は、図８に示すように、例えば厚さｄ１が０．２ｍｍの
ケイ素鋼板４１ａを例えば厚さｄ２が数μｍの厚さの絶
縁コーティング４１ｂで挟んで積層することにより、構
成されている。

【００３０】このような構成の薄型モータ４０によれ
ば、図１に示した薄型モータ１０と同様に作用すると共
に、吸引ヨーク４１が積層ケイ素鋼板から構成されてい
ることにより、吸引ヨーク４１における鉄損のうち、ヒ
ステリシス損が著しく低減されるので、モータ効率が大
幅に向上することになる。また、上記吸引ヨーク４１
は、積層鉄芯１４と同じ構成の場合には、積層鉄芯１４
と同じ材料から板取りできることから、製造コストが低
減されることになる。

【００３１】このように、上述の各実施形態によれば、
取付基板上に配設された吸引ヨークが、ロータ部のロー
タマグネットに対して半径方向に対向することによっ
て、吸引ヨークとロータマグネットとの間に磁気吸引力
が発生する。そして、吸引ヨークがロータマグネットに
対して軸方向に関して取付基板側にずれて配設されてい
ることによって、上記磁気吸引力が軸方向成分を有する
ことになり、この磁気吸引力の軸方向成分によって、ロ
ータ部が取付基板に向かって吸引され、ボールベアリン
グに予圧が付与されることになる。従って、ボールベア
リングに予圧が付与されることにより、ロータ部の軸方
向の振れが抑制され、安定した回転が得られることにな
る。

【００３２】この場合、上述した磁気吸引力により、ロ
ータが取付基板に向かって吸引されて、ロータマグネッ
トの吸引ヨークに対する軸方向のずれが小さくなると、
この磁気吸引力の軸方向成分も小さくなるので、例えば
ロータに軸方向の振れがあったとしても、この振れが磁
気吸引力によって拡大されるようなことはない。従っ
て、ボールベアリングに付与される予圧は小さくて済む
ので、ボールベアリングにおける軸受損失が低減され、
モータ効率が向上することになる。上記吸引ヨークが、
焼結軟磁性材料や積層ケイ素鋼板から構成されている場
合には、鉄損のうちヒステリシス損が低減されることに
より、鉄損が小さくなり、モータ効率がより一層向上す
ることになる。

【００３３】上述した実施形態においては、円環状に配
設された巻線コイル１５に対して、半径方向内側から対
向するようにロータマグネット２５が配設されている
が、このような構成に限らず、巻線コイル１５に対して
半径方向外側から対向するようにロータマグネットが配
設されている薄型モータに対しても本発明を適用できる
ことは明らかである。また、上述した実施形態において
は、フロッピーディスクを回転駆動するための薄型モー
タについて説明したが、これに限らず、任意のディスク
媒体等を回転駆動するための薄型モータに本発明を適用
できることは明らかである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小さな予圧によって、ロータ部の軸方向の振れを確実に
抑制できるようにした、薄型モータを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄型モータの第一の実施形態を示
す概略断面図である。

【図２】図１の薄型モータの部分平面図である。

【図３】図１の薄型モータにおける磁気吸引力を示す概
略図である。

【図４】本発明による薄型モータの第二の実施形態を示
す分解断面図である。

【図５】図４の薄型モータの部分平面図である。

【図６】本発明による薄型モータの第三の実施形態を示
す分解断面図である。

【図７】図６の薄型モータの部分平面図である。

【図８】図６の薄型モータにおける吸引ヨークの構成を
示す部分拡大断面図である。

【図９】従来の薄型モータの一例を示す概略断面図であ
る。

【図１０】図９の薄型モータの要部を示す部分拡大断面
図である。

【図１１】従来の薄型モータの他の例を示す概略断面図
である。

【図１２】図１１の薄型モータ及び図１の薄型モータに
おける磁気吸引力の特性曲線を示すグラフである。

【符号の説明】

１０，３０，４０・・・薄型モータ、１１・・・ステー
タ部、１２・・・取付基板、１３・・・軸受ホルダー、
１４・・・積層鉄芯、１５・・・巻線コイル、１６・・
・メタル軸受、１７・・・ボールベアリング、１８，４
１・・・吸引ヨーク、２０・・・ロータ部、２１・・・
回転軸、２２・・・チャック用マグネット、２３・・・
ロータ本体、２４・・・マグネットホルダー、２５・・
・ロータマグネット、３１・・・軸受ホルダー、３１ａ
・・・吸引マグネット部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に取り付けられたボールベアリン
   グと、このボールベアリングの周りに環状に配設された
   巻線コイルとを含むステータ部と、 上記ボールベアリングに回転可能に支持された回転軸
   と、上記巻線コイルに対して半径方向に対向するよう
   に、回転軸に一体的に固着されたロータマグネットとを
   含むロータ部とを有し、 上記ロータマグネットに対して巻線コイルと反対側から
   半径方向に対向するように、磁性体から成る吸引ヨーク
   がステータ側に固定配置されていて、 この吸引ヨークが、ロータマグネットに対して上記回転
   軸の方向に関して取付基板側にずれて配設されることに
   より、ロータ部が取付基板に向かって磁気吸引され、ボ
   ールベアリングに予圧が付与されていることを特徴とす
   る薄型モータ。
2. 【請求項２】 上記吸引ヨークが、鉄製であることを特
   徴とする請求項１に記載の薄型モータ。
3. 【請求項３】 上記吸引ヨークが、焼結軟磁性材料から
   構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄型
   モータ。
4. 【請求項４】 上記ボールベアリングが軸受ホルダーを
   介して上記基板に取り付けられていて、 上記吸引ヨークが、軸受ホルダーと一体に形成されてい
   ることを特徴とする請求項２または３に記載の薄型モー
   タ。
5. 【請求項５】 上記吸引ヨークが、積層ケイ素鋼板から
   構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄型
   モータ。